화성에 생명체가 산다: 화성에서 먼지투성이 눈을 발견

 

물은 생명의 본질이다.

과학자들이 1976년 화성 북극에서 영구 동토층 빙하를 발견했을 때, 이 소식은 붉은 행성에서 잠재적인 생명체에 대한 추측을 즉시 불러일으켰다. 나중에 남극에서 노출된 얼음이 발견되면서 그 아이디어는 더욱 자극을 받았다.

 

2003년, 화성 표면에서 가시광선과 적외선 반사를 모두 볼 수 있는 카메라를 장착한 마스 오디세이 궤도선 우주선은 행성 전역에서 놀라울 정도로 많은 양의 얼음을 발견했다. 이 임무와 다른 임무는 과학에서 가장 큰 질문 중 하나에 대한 답을 찾고 있다. 화성은 과거에 거주 가능한 세계였을까? 그리고 더 중요한 것은 여전히 ​​그럴까?

 

하지만 물은 방정식의 일부에 불과하다. 태양 복사선도 또 다른 부분이다. 복사선은 DNA를 파괴하여 돌연변이와 암을 유발한다. 우주인의 경우 태양 복사선의 급증은 신체의 자체 복구 능력을 손상시킬 수 있다. 보호 차폐가 있어도 마찬가지이다.

 

"화성에서는 효과적인 오존 보호막이 없기 때문에 지구에 비해 약 30% 더 많은 유해한 자외선이 표면에 도달한다." NASA 제트 추진 연구소의 아디티아 쿨러와 동료들이 화성의 거주 가능성에 대한 새로운 연구에서 이렇게 썼다.

 

화성에 생명체가 존재한다면 생명체는 방사선을 견뎌내고 물을 이용할 수 있어야 한다. 이러한 요구 사항을 충족하는 잠재적인 틈새 시장 중 하나는? 먼지가 많은 얼음이다. 일반적으로 얼음은 위험한 수준의 자외선을 비춘다. 새로운 연구에서는 방사선과 물의 흐름을 시뮬레이션하여 얼음 안에 소량의 화성 먼지만 있어도 순수한 얼음보다 위험한 자외선 수준이 25배 낮아지는 것을 발견했다. 결과에 따르면 이 "더러운" 얼음 보호막 안에 ​​있는 모든 유기체는 물을 마셔도 여전히 방사선으로부터 보호받을 수 있다.

 

화성의 얼음이 많은 극지방에 초점을 맞춘 이전 연구와 달리 연구팀은 행성의 온대 지대에 초점을 맞추었다. 지구 기준으로 보면, 위도상으로 북미, 유럽, 아시아, 북아프리카, 호주의 대부분을 포함하는 대역이 될 것이다. 현재 사람들이 살고 있는 곳의 대부분이다.

 

얼음, 얼음, 얼음

화성은 휴가지라고 할 만한 곳은 아니다.

대부분 이산화탄소, 질소, 아르곤으로 이루어진 얇은 대기는 인간이 살기에 적합하지 않다. 지구의 푸른 전망과 대조적으로, 이 행성의 먼지가 많은 하늘은 흐릿한 붉은색이다. 기온은 매우 예측할 수 없으며, 최고 기온은 화씨 70도에서 살기 힘든 화씨 -225도까지 다양하다. 극심한 바람은 행성 전체에 먼지 폭풍을 일으킨다.

 

지구와 마찬가지로 화성에도 극지방에 녹지 않는 얼음 빙하가 있다. 하지만 여름이 되면 행성의 온대 기후가 따뜻해져 얼음이 작은 물방울로 녹아 생명체의 잠재적 보육원이 생긴다.

이로 인해 과학자들은 궁금해했다. 지금 화성에 생명체가 있을 가능성이 있을까?

이 질문은 학문적인 것만은 아니다. 우리는 화성을 우리 지구인의 두 번째 고향으로 주시해 왔다. 천문학자들은 은하계에서 거주 가능한 행성을 찾고 있지만, 단기적으로는 화성이 가장 좋은 선택일 수 있다. SpaceX는 유명한 화성으로의 여행을 목표로 하고 있다.

 

인간이 화성에 처음 발을 디딘다면, 또는 언제, 우리는 그곳에 이미 생명체가 존재하는지 알아야 한다. 많은 영화에서 분명히 밝혔듯이, 외계 미생물은 나쁜 소식이다. 그리고 우리도 생명을 보존하기 위한 조치를 취하고 싶을 수 있다. 이를 알아내는 한 가지 방법은 오늘날 지구 생명체의 대부분을 자극하는 화학 반응인 광합성을 찾는 것이다. 초기 지구에서 살아있는 유기체(박테리아, 식물, 조류)는 특정 파장의 빛을 포착하여 에너지로 변환했다.

 

생명을 밝히다.

우리가 아는 생명체가 존재하려면 물과 광합성을 활성화하는 빛의 파장, 유해한 방사선으로부터의 보호가 필요하다.

먼지투성이의 얼음이 역할을 할 수 있는 부분이 여기 있다. 화성의 얼음은 먼지투성이의 눈으로 시작되어 결국 수백만 년에 걸쳐 얼음으로 압축되었을 것이다. 이 중 일부는 더 작은 빙판으로 변했고 일부는 빙하로 변했다. 중위도, 즉 "편안한" 구역에서 일부 먼지투성이의 얼음판은 바위로 덮였다가 나중에 운석 충돌로 파내져 얼음이 다시 노출되었다.

 

저자들은 "화성의 극지방은 눈과 얼음이 녹기에는 너무 춥다."라고 썼다. "하지만 중위도에 노출된 먼지투성이의 얼음은 현재 녹고 있을 수 있다."

즉, 화성은 이미 미생물이 살 수 있는 거주 구역을 가지고 있을 수 있다.

 

이 아이디어를 테스트하기 위해 연구팀은 과거 데이터를 기반으로 지구와 화성에서 눈이 어떻게 얼음 덩어리나 빙하로 변하는지 예측하는 컴퓨터 프로그램을 개발했다. 시뮬레이션은 물, 얼음, 눈의 물리 원리와 화성 먼지와 같은 불순물과 섞였을 때 어떻게 변하는지를 활용했다. 저자들은 또한 화성 먼지가 빛과 다른 방사선을 어떻게 흡수하는지 측정하는 방법을 개발했다. 그들은 화성의 결과를 그린란드의 불순물이 있는 비교적 유사한 빙상과 비교했다.

 

결과는 명확했다. 순수한 물 얼음과 비교했을 때 화성 먼지가 섞인 얼음은 전체적으로 적어도 7배 더 많은 방사선을 흡수했고 위험한 자외선 수준을 줄였다. 0.1%의 먼지로 구성된 얼음에서 자외선 수준은 광합성을 지원하는 중요한 파장의 빛을 차단하지 않고 급락했다.

 

화성은 우리의 고향 행성보다 훨씬 더 차갑지만 화성 시뮬레이션은 지구의 거의 얼어붙는 조건에서 관찰된 것과 유사한 결과를 보여주었다. 여기에서 미생물 서식지는 얕은 빙상, 빙하, 얼음으로 덮인 호수에서 번성하며, 어두운 먼지와 퇴적물 층이 태양 복사를 흡수하고 가열되어 얼음에 구멍을 형성한다. 액체 상태의 물과 먼지가 이 구멍의 바닥에서 섞이는 반면, 반투명한 얼음 뚜껑이 위쪽에서 얼어붙어 아래에 있는 생물이 광합성에 사용하는 영양소를 가두어 둔다.

 

화성의 극지방 얼음은 너무 차가워서 녹지 않지만, 얼음 바로 아래 몇 인치에 약간의 먼지가 있는 중위도 눈 덮인 곳은 비슷하게 생명을 유지하고 태양 복사열을 견뎌낼 만큼 충분한 물을 생성할 수 있다. 다시 말해, 시뮬레이션된 시나리오는 지구에서 보는 것과 소름 돋을 정도로 비슷하여 미생물이 번성할 수 있는 조건을 갖추고 있다.

 

명확히 하자면, 결과는 모두 가설이다. 예를 들어 화성의 물 유출은 얼음 덩어리의 크기에 따라 달라진다. 먼지가 화성의 얼음에 어떻게 분포되는지에 따라 녹는 패턴도 달라질 수 있다. 그러나 이 연구는 화성의 눈과 얼음에 묻힌 생물에게 광합성이 가능할 수 있다고 시사한다.

"이 깊이에서 소량의 액체 물이 이용 가능하다면, 중위도 얼음 노출은 화성에서 현존하는 생명체를 찾기에 가장 쉽게 접근할 수 있는 위치가 될 수 있다."라고 연구팀은 썼다.