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토성의 달 '엔셀라두스' 바닷물은 '강한 염기성' [우주로 간다]

지구 밖 세계 중 생명체 존재 가능성이 높다고 알려진 토성의 위성 '엔셀라두스'의 바닷물의 수소이온농도(pH) 수치가 공개됐다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 이번 연구 결과는 지난 달 말 국제학술지 이카루스에 실렸다. 미국 항공우주국(NASA) 카시니 우주선은 과거 엔셀라두스 지표면에서 뿜어져 나오는 수증기 기둥 위를 여러 차례 통과해 이 곳의 pH 농도를 측정했다. 사우스웨스트연구소(SwRI) 연구진의 연구 결과에 따르면, 엔셀라두스 지표면 아래 바닷물은 높은 알칼리성을 띄는 10.1에서 11.6 사이로 전해졌다. pH 척도는 물질의 산성 또는 알칼리성을 측정하는 단위로, 1은 매우 산성, 14는 매우 알칼리성, 7은 중성을 나타낸다. 엔셀라두스의 바다는 강한 염기성을 띄는 것으로 지구 바다의 pH 농도는 8이다. 연구진은 카시니호의 관측 자료를 통해 엔셀라두스의 바닷물의 전체 광물학적 구성을 예측해냈다. 이후 이 바닷물에 잠재적인 생명체에 좋은 점과 나쁜 점이 모두 존재한다는 사실도 발견했다. SwRI 해양세계과학자 크리스토퍼 글라인은 "이런 환경에서 사는 건 더 힘들지만, 전혀 불가능한 일은 아니다"라고 밝혔다. 염기성 수치는 바닷속의 물과 철, 마그네슘, 나트륨 등을 함유한 규산염 암석과의 상호작용으로 인해 나타나는 지표다. 물과 암석의 상호작용으로 수산화나트륨(NaOH)이 바다로 방출되고, 이산화탄소와 반응하면서 높은 알칼리성을 보인다. 강한 염기성은 생명체가 살아가기에는 다소 힘든 환경이 될 수 있다. 글라인은 "높은 pH는 생물학적 중합체(polymer)를 분해하는 경향이 있다”며, "하지만 지구상의 일부 미생물은 엔셀라두스에서 발견되는 pH 범위를 견딜 수 있다"고 밝혔다. 또, 엔셀라두스 바닷속 생명체 존재 가능성을 높여주는 요인 중 하나는 물과 암석의 상호작용으로 이 곳의 물에서 미생물이 에너지와 생명 유지에 사용할 수 있는 미네랄과 이온이 생성된다는 점이다. 연구진은 카시니가 측정한 물 기둥의 알칼리도, 화학적 조성, 예상되는 이산화탄소의 최소 방출량을 바탕으로 엔셀라두스 해양에서 발견될 것으로 예상되는 광물과 분자 목록을 유추해냈다. 가장 풍부한 화합물은 나트륨, 염소, 탄산나트륨, 탄산 이온, 암모니아, 칼륨 이온 등이 꼽혔다. 놀라운 점 중 하나는 분자 수소(H₂)가 높은 함량으로 있을 것으로 추정된다는 점이다. 이 H₂ 농도는 지구의 일부 심해 환경과 유사하다. 글라인은 "H2는 화학 에너지원을 공급함으로써 생명을 지탱한다"고 말했다.

2025.07.11 14:22이정현

토성의 달 '엔셀라두스'서 발견된 이상한 반점…이유는? [우주로 간다]

지구 밖 세계에서 생명체 존재 가능성이 높다고 알려진 토성의 위성인 엔셀라두스에서 이상하게 사라진 어두운 반점이 관측됐다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 15일(현지시간) 보도했다. 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소 행성 지질학자 신시아 B. 필립스는 최근 미국 워싱턴 DC에서 개최된 지구물리학회(AGU) 12월 회의에서 엔셀라두스에서 관측된 검은 반점 관련 연구 결과를 발표했다. 연구진은 NASA 보이저호, 카시니호가 수집한 엔셀라두스 자료를 살펴보던 중 표면에서 특이한 반점을 찾아냈다. 신시아 B. 필립스는 "약 1km 지름의 작은 어두운 반점”이라며, “2009년 이미지에서 그것을 발견했고 2012년에는 사라진 것처럼 보였다"고 밝혔다. 이 반점은 시간이 지나면서 점점 작아지다 사라졌고 다시 뚜렷해지지 않았다. 엔셀라두스는 높은 '알베도'(달과 행성이 반사하는 태양 광선의 비율) 값을 지닌 밝은 행성으로, 이 곳에서 검은 반점은 이상한 것이며, 반점이 생겼다 사라지는 것은 더욱 그렇다고 연구진은 설명했다. 연구팀은 다양한 방향에서 빛이 들어오는 이미지들을 살펴봤는데 반점 위치가 일관되게 나타나 이 반점이 그림자일 가능성이 적다고 밝혔다. 이후 자외선과 컬러 사진으로 촬영한 이미지를 살펴본 결과 컬러 사진의 경우 다른 이미지에서 푸른빛 어두운 색으로 표현된 것과 달리 어두운 반점이 붉은 갈색으로 보였다. 연구진은 "이것이 일종의 분화구일 가능성이 더 높다고 생각한다."며, "그것이 어두운 이유는 표면으로 떨어진 어떤 어두운 물질 조각일 수도 있고, 그 충돌체의 일부가 남아 이상한 색을 띄거나 충돌할 때 다른 색깔의 얼음 기반암이 노출됐기 때문일 수 있다"고 밝혔다. 또, 이 반점이 얼음으로 뒤덮인 엔셀라두스의 얼음 기둥으로부터 생기는 퇴적물들이 쌓이면서 희미해지는 것처럼 보인다고 설명했다. 하지만, 그 동안의 엔셀라두스 얼음기둥 퇴적모델의 계산에 따르면 이런 종류의 반점을 덮을 만큼 두꺼운 층을 형성하려면 약 100년이 걸리는 것으로 알려져 명확하게 설명이 되지 않는다. 이에 연구진은 적어도 이 위치에서 얼음기둥 퇴적 모델이 과소평가됐으며, 토성 E고리에서 분출하는 입자와의 충돌로 인한 퇴적을 고려하지 않았다며, 이 입자 중 일부가 이 검은 반점을 덮는 데 도움을 줬을 가능성이 있다고 설명했다.

2024.12.16 14:01이정현

"엔셀라두스·유로파서 유기 분자 살아남을 수도" [우주로 간다]

엔셀라두스와 유로파 같은 얼음 위성에 생명체가 존재한다면, 얼어붙은 지표면 아래 검출 가능한 미량의 유기 분자가 생존할 수 있을 것이라는 연구 결과가 나왔다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 21일(현지시간) 보도했다. 과학자들은 오랫동안 토성의 위성 엔셀라두스와 목성 위성 유로파에 생명체가 서식할 수 있는 광대한 액체 상태의 바다가 있을 것으로 추정하고 있다. 이것이 사실이라면, 생명체의 구성요소인 아미노산과 핵산과 같은 복잡한 유기분자가 생명체 존재를 증명할 '생명지표'(biosignatures)로 작용할 수 있다. 하지만 문제는 유로파와 엔셀라두스 모두 지표면의 유기분자를 파괴할 수 있는 강한 방사선을 그대로 받고 있다는 점이다. 하지만 미 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터 연구진들의 새로운 연구 결과에 따르면, 이런 생명지표가 위성의 얼음 껍질에 보존된다면 살아남을 수 있다고 제안한다. 만약, 그렇다면 유기분자들은 지표면에 가까이 존재해 미래의 로봇 착륙선이 파낼 수 있을 것으로 보인다. 또, 물기둥을 연신 내뿜고 있는 엔셀라두스의 경우 로봇의 착륙 없이도 생명 지표를 포착할 수 있을 것이라는 게 연구진의 설명이다. NASA 고다드 우주비행센터의 연구 책임자 알렉산더 파블로프는 "실험에 따르면, 유로파의 아미노산에 대한 '안전한' 샘플링 깊이는 운석 충돌로 표면이 크게 교란되지 않은 지역에서 약 20cm다"며, "엔셀라두스에서 아미노산을 검출하기 위해서는 지하 샘플링이 필요하지 않다. 이 분자는 표면에서 약 몇 mm 미만 이내인 엔셀라두스 표면의 어느 위치에서든 방사선에 의한 분해를 견뎌낼 것"이라고 밝혔다. ■ 얼음 위성에 생명체가 살 수 있을까 유로파와 엔셀라두스는 태양계 내의 생명체가 있을 가능성이 가장 높은 두 곳으로 거론되지만, 이 생명체가 이 위성의 지표면에 살 가능성은 매우 낮다. 그 이유는 이 위성들에는 사실상 대기가 없고 추우며 태양에서 오는 고에너지 입자와 복사선, 태양계 너머의 초신성 폭발에서 나오는 우주광선에 둘러싸여 있기 때문이다. 하지만, 이곳에는 모두 두꺼운 표면 아래에 얼음 껍질과 액체 물 바다가 있는 것으로 추정된다. 따라서 이 바다는 방사선 공격으로부터 유기 분자를 보호하고 모행성과 형제 위성이 가하는 중력적 인력에 의해 생성되는 지열로 따뜻해질 것으로 추정된다. 즉, 지하 바다에 적절한 화학 성분과 에너지원이만 있다면 생명체가 살 수 있다는 뜻이다. NASA 연구진들은 단백질 생성의 핵심 구성 요소인 생명체 신호인 아미노산을 방사선으로 분해하는 테스트를 거쳤다. 연구팀은 아미노산 샘플을 채취해 공기가 없는 유리병에 밀봉한 다음 섭씨 영하 196도까지 냉각시켰다. 이후 '감마선'이라는 고에너지 빛을 다양한 강도로 쏘이며 분자의 생존 능력을 테스트했다. 또, 유로파와 엔셀라두스의 얼음 속에 있던 죽은 박테리아에서 아미노산이 얼마나 잘 살아남을 수 있는지 시험하고, 이것이 운석 물질과 섞이면 생존에 어떤 영향을 미치는지를 알아봤다. 이를 통해 이 두 위성에서 아미노산이 방사선 분해에서 살아남을 수 있는 위치를 계산할 수 있었다. 연구팀은 아미노산이 운석 먼지와 유사한 실리카와 섞이면 더 빨리 분해된다는 사실도 알아냈다. 하지만, 죽은 미생물의 아미노산은 평균보다 더 느린 속도로 분해됐다. "유로파와 엔셀라두스와 유사한 표면 조건에서 생물학적 샘플의 아미노산 파괴 속도가 느리다는 것은 유로파와 엔셀라두스 착륙선 임무에 의한 미래 생명체 탐지 측정의 근거를 강화한다"며, "우리의 결과는 유로파와 엔셀라두스의 실리카가 풍부한 지역에서 잠재적인 유기 생체 분자의 분해 속도가 순수한 얼음보다 높다는 것을 나타내며, 따라서 유로파와 엔셀라두스에 대한 미래의 임무는 두 얼음 위성에서 실리카가 풍부한 위치를 샘플링하는 데 신중해야 한다"고 밝혔다. 해당 연구 결과는 지난 18일 국제 학술지 '우주생물학'(Astrobiology에 게재됐다.

2024.07.22 13:43이정현