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"엔셀라두스에서 살아남았다"…외계 바다에 지구 미생물 넣었더니

토성의 얼음 위성 엔셀라두스는 지구 밖 생명체 탐색에서 태양계 내 가장 주목 받는 천체 중 하나로 꼽힌다. 얼어붙은 지각 아래에는 염분을 포함한 액체 상태의 거대한 바다가 존재하는 것으로 추정되며, 간헐천처럼 솟아오르는 물기둥을 통해 지하 바다의 물질이 우주 공간으로 분출되고 있다. 최근 엔셀라두스의 지하 바다가 생명체를 지탱할 수 있다는 가능성을 뒷받침하는 새로운 연구 결과가 나왔다고 IT매체 기즈모도가 28일(현지시간) 보도했다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 지난주 발표됐다. 연구진은 엔셀라두스의 지하 해양 환경을 실험실에서 재현한 뒤 지구의 미생물을 투입해 생존 여부를 관찰했다. 그 결과 해당 미생물이 엔셀라두스와 유사한 환경에서 생존하고 증식할 수 있는 것으로 나타났다. 물론 이번 연구가 엔셀라두스에서 실제 생명체가 발견됐다는 의미는 아니다. 다만 엔셀라두스의 지하 바다가 적어도 이론적으로는 생명체가 살아갈 수 있는 환경일 가능성을 뒷받침하는 결과다. 얼음 아래 숨겨진 바다 지름 약 500㎞인 엔셀라두스는 미국 애리조나주와 비슷한 크기의 작은 위성이다. 표면은 얼음으로 뒤덮여 있지만, 그 아래에는 액체 상태 바다가 존재하는 것으로 추정된다. 특히 남극 지역에서는 지하 바다의 물질이 간헐천 형태로 우주 공간까지 분출된다. 2015년 미국 항공우주국(NASA)의 토성 탐사선 카시니는 엔셀라두스 남극에서 분출되는 물기둥을 직접 통과하며 소금과 유기 화합물 등을 검출했다. 이를 바탕으로 과학자들은 엔셀라두스에 생명체가 탄생하고 유지되는 데 필요한 화학 성분이 상당수 존재할 가능성이 있다고 보고 있다. 이번 연구진은 엔셀라두스에서 실제로 미생물이 생존할 수 있는지 확인하기 위해 실험실에서 지하 바다의 환경을 재현했다. 물에 소금과 탄산염을 섞고 암석 가루를 첨가해 알칼리성 해양 환경과 물과 해저 암석 사이에서 일어나는 화학 반응을 모사했다. 이후 연구진은 실험실에서 재현한 '외계 바다'에 미생물 한 종을 투입했다. 대상은 '오키나와메타노코쿠스(Methanothermococcus okinawensis)'로, 일본과 대만 사이 오키나와 해구의 심해 열수구 주변에서 발견되는 미생물이다. 이 미생물은 메탄생성균의 일종으로, 햇빛이나 산소가 없는 환경에서도 생존할 수 있다. 수소와 이산화탄소를 이용해 에너지를 얻고 부산물로 메탄을 생성한다. 엔셀라두스 환경에서도 증식 연구진은 물과 암석의 화학 반응을 통해 생성된 수소를 이용해 메탄을 만들어내면서 엔셀라두스와 유사한 환경에서 미생물이 실제로 증식하는 것을 확인했다. 특히 이 미생물은 실험 환경의 낮은 이산화탄소 농도에 맞춰 신진대사를 조절하는 모습도 보였다. 엔셀라두스의 지하 바다와 유사한 조건에서도 생존에 필요한 대사 활동을 이어갈 수 있다는 의미다. 또 다른 연구에서는 엔셀라두스의 지하 바다에 어떤 물질이 존재하는지 쉽게 확인할 수 있다는 가능성도 제시됐다. 같은 학술지에 발표된 두 번째 연구에서 연구진은 카시니 탐사선이 수집한 데이터를 분석해 엔셀라두스의 바다에서 분출된 물질이 우주 공간으로 나오면서 얼고 부서지는 과정에서 다양한 화합물과 광물이 분리된다는 증거를 발견했다. 해당 연구를 이끈 독일 베를린 자유대학교 행성과학자 프랑크 포스트버그는 “엔셀라두스는 지구의 화학 실험실에서 많은 노력을 들여야 하는 샘플 분석 준비 작업을 사실상 대부분 대신해 준다”며 “해양 구성 성분들이 서로 분리되는 동시에 개별 얼음 입자로 농축된다”고 설명했다. 연구진은 이러한 결과가 향후 엔셀라두스 생명체 탐사에도 중요한 의미를 가질 것으로 보고 있다. 엔셀라두스에서 분출되는 얼음 입자와 물질을 우주선이 직접 분석할 경우, 현재의 탐사 기술만으로도 생명체의 흔적이나 생명 활동과 관련된 화학적 증거를 확인할 가능성이 있다는 설명이다.

2026.09.29 16:07이정현 미디어연구소

'토성의 달' 지하에 끓어 오르는 바다 있다 [우주로 간다]

토성의 위성 '엔셀라두스' 지표면 아래에 끓어오르는 바다가 존재할 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 이번 연구는 24일 국제 학술지 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 발표됐다. 기존 연구에 따르면 엔셀라두스처럼 태양계 바깥쪽에 자리한 얼음 위성은 완전히 얼어 있지는 않은 것으로 알려졌다. 따라서 얼음 껍질과 암석 핵 사이에 바다가 존재할 가능성이 있는 것으로 추정됐다. 지구에서는 물이 있에선 거의 대부분 생명체가 발견되는 만큼, 이런 숨겨진 바다는 외계 생명체를 찾을 수 있는 유력한 후보로 주목 받고 있다. 미국 캘리포니아대학 데이비스 캠퍼스 지구물리학자 맥스웰 루돌프 연구팀은 엔셀라두스 내부 바다의 존재 가능성을 확인하기 위해 수억 년에 걸쳐 위성의 얼음 껍질 두께 변화로 발생할 수 있는 힘을 분석했다. 루돌프는 "우리는 이러한 응력이 표면과 지하 바다를 연결하는 균열을 형성할 수 있는지, 잠재적으로 생명체가 살수 있는 바다에서 액체 물이 우주로 분출될 수 있는 지에 특히 관심이 있었다"고 밝혔다. 연구진은 앞선 연구에서 얼음 껍질이 두꺼워질 때 발생하는 현상에 주목한 바 있다. 얼음은 같은 질량의 액체 물보다 부피가 더 크기 때문에 얼어붙는 과정에서 껍질에 압력이 가해지고, 이로 인해 엔셀라두스에서 관측되는 '호랑이 줄무늬' 지형이 형성되는 것으로 분석됐다. 새 연구에서 연구팀은 얼음 껍질이 바닥에서 녹아 얇아질 때 어떤 일이 벌어지는지를 조사했다. 예를 들어, 이전 연구에서 토성의 또 다른 위성 미마스의 경우, 궤도 흔들림이 얼음 아래 숨겨진 바다 때문일 가능성이 제기된 바 있다. 미마스 표면에 고대 지형이 그대로 남아 있는 점을 고려하면, 이 바다는 지난 1천만 년 전 생성됐을 가능성이 높고 미마스의 껍질이 다른 토성 위성과의 상호작용으로 녹으면서 바다가 생성되었을 것으로 추정된다. 과학자들은 얼음 껍질이 얇아지면 바다에 가해지는 압력이 감소한다는 사실을 확인했다. 미마스와 엔셀라두스, 천왕성의 미란다와 같은 작은 얼음 위성에서는 이 압력 감소가 물질이 고체·액체·기체 상태로 동시에 존재하는 특정 온도와 압력의 조합인 물의 '삼중점(三重點)'에 도달하게 만들 수 있다. 이로 인해 얼음 껍질이 약 5~15km 얇아지면 얼음 껍질에 가까운 바닷물이 끓게 될 수 있다고 연구진은 설명했다. 루돌프는 "낮은 온도에서 발생하는 특수한 형태의 끓는 현상으로, 주방에서 물을 100도 이상으로 가열했을 때 일어나는 끓는 현상과는 다르다”며, "대신 섭씨 0도에 매우 가까운 온도에서 끓을 수 있으며, 이런 환경에서도 생명체가 살아갈 수 있다면, 충분히 생존이 가능할 것"이라고 설명했다. 반면, 천왕성의 티타니아처럼 폭이 600km가 넘는 더 큰 얼음 위성에서는 얼음이 녹으면서 압력이 감소하기 때문에 물이 삼중점에 도달하기 전에 얼음 껍질이 갈라질 것이라고 연구팀은 추정했다.

2025.11.27 09:30이정현 미디어연구소

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 미디어연구소