화성서 발견된 '메탄' 생명체 신호일까
화성서 발견된 '메탄' 생명체 신호일까
  • 함예솔
  • 승인 2019.04.09 07:10
  • 조회수 4294
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큐리오시티호. 출처: NASA / JPL-Caltech)
큐리오시티호. 출처: NASA / JPL-Caltech

미 항공우주국 NASA의 화성탐사로봇 큐리오시티호(Curiosity)는 지난 2012년 화성에 착륙했습니다. 큐리오시티호의 주된 임무는 화성이 생명체가 살기 적합한 곳인지 파악하는 일입니다. 그러던 중 2018년 3월 큐리오시티호는 게일 분화구로부터 5km 떨어진 샤프산(Mount Sharp)으로 가는 길에 산 내부의 지질 정보를 조사했습니다. 그 과정에서 과거 지하수 유출로 만들어진 것으로 보이는 충적 선상지를 발견했습니다.

큐리오시티호가 게일 분화구에서 발견한 물 흔적. 출처: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
큐리오시티호가 게일 분화구에서 발견한 물 흔적. 출처: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

그런데 큐리오시티호가 발견한 것은 물의 흔적만이 아니었습니다. 

큐리오시티호가 게일 분화구의 대기에서 메탄의 계절적 변화를 탐지했다. 출처: NASA/JPL-Caltech
큐리오시티호가 게일 분화구의 대기에서 메탄의 계절적 변화를 탐지했다. 출처: NASA/JPL-Caltech

큐리오시티호는 대기 중에 자연적으로 존재하는 메탄의 배경 수준(background level)이 계절에 따라 크게 변한다는 사실을 밝혀냈습니다. 특히, 북반구의 여름이 끝날 무렵 메탄의 농도가 최고치에 달하는 것으로 조사됐습니다. 화성의 게일 분화구(Gale Crater)는 폭이 154km에 달합니다.  큐리오시티호는 여기서 2013년 6월에 한 번 그리고 2013년 말부터 2014년 초에 걸쳐 한 번, 총 두 번 급증하는 메탄 농도를 감지했습니다.

만약 화성의 대기에 메탄이 포함되어 있다면, 메탄은 어디서부터 어떻게 사라질 수 있는지에 대해 다양한 가능성이 제안되어 왔다. 출처: NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC
만약 화성의 대기에 메탄이 포함되어 있다면, 메탄은 어디서부터 어떻게 사라질 수 있는지에 대해 다양한 가능성이 제안되어 왔다. 출처: NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC

이 발견으로 우주생물학자들은 흥분했습니다. 왜냐하면 메탄은 강력한 생명지표(biosignature)가 될 수 있기 때문입니다. 물론, 메탄가스는 다양한 방식으로 발생할 수 있습니다. 지질학적인 프로세스와 같은 비생물학적 과정에서 발생할 수 있죠. 하지만 지구 대기에 있는 대부분의 메탄은 미생물이나 살아있는 생물체 때문에 발생합니다. 따라서 만약 이 메탄이 생물학적 기원 때문에 만들어진 것이라면 인류는 화성에 살고 있는 생명체의 정체 또한 알 수 있을 겁니다.

 

메탄, 어디서 나온걸까?

 

<Nature Geoscience>저널에 게재된 연구에 따르면, 화성의 메탄이 어디에서 발생했는지에 대한 답을 찾아낸 것 같습니다.

유럽우주국의 마스익스프레스호. 출처: Wikimedia Commons
유럽우주국의 마스익스프레스호. 출처: Wikimedia Commons

유럽우주국(ESA)의 화성 궤도 무인탐사선 '마스 익스프레스호(Mars Express)'호 역시 2013년 6월 16일 메탄의 농도가 급증한 사실을 측정했는데요. 이는 큐리오시티호가 메탄 농도가 급증한 것을 발견한지 하루 만에 독립적으로 얻은 측정값이었습니다.

게일 분화구의 암층. 출처: NASA Content Administrator
게일 분화구의 암층. 출처: NASA Content Administrator

이는 마스 익스프레스호에 탑재된 행성 푸리에 분광계(Planetary Fourier Spectrometer, PFS)를 통해 얻었습니다. 이번 연구의 주요 저자이자 PFS의 연구책임자였던 Marco Giuranna는 시너지 효과를 위해 큐리오시티호 팀과 협력했습니다. 지난 2012년 8월 큐리오시티호가 게일 분화구 안에 착륙한 이후 오랜 기간 게일 분화구 위의 공기를 직접 관찰하기로 결정한 것인데요. 화성의 궤도에서 메탄을 관찰하는 건 꽤 까다로운 일이었습니다. 그래서 연구진은 PFS 데이터를 선택, 처리, 분석하는 새로운 접근법을 개발했습니다. 새로운 연구를 위해 연구진은 큐리오시티가 화성에 착륙한 이후 20개월 동안 게일 크레이터에서 관측한 측정값을 새로운 접근법에 적용했습니다.  

큐리오시티호 셀카~ 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS
큐리오시티호 셀카~ 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS

연구진은 게일 분화구 주변 지역을 일련의 정사각형으로 나누었습니다. 각 정사각형은 한 면이 약 250km였습니다. 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 각 정사각형마다 100만개의 메탄 방출 시나리오를 만들어 가스가 어디서 공급되는 것인지 알아보았습니다. 연구진은 또, 각 정사각형마다 지질조사도 실시했습니다. 이는 단층선이나 단층이 교차되는 지점에서 메탄이 발생할 가능성이 있었기 때문입니다. 이를 통해 연구진은 메탄의 발생지로 게일 분화구로부터 동쪽으로 약 500km 떨어진 지질학적으로 복잡한 지역을 추적할 수 있었습니다.

 

Marco Giuranna는 "우리는 대기 시뮬레이션과 지질학적 평가를 각각 독립적으로 수행했다"며 "메탄의 기원지는 모두 같은 지역을 가리켰고, 그 지점은 게일 분화구로부터 동쪽으로 약 500km 떨어진 곳이었다"고 밝혔습니다. 덧붙여 이 메탄의 잠재적 발생 지역에는 메탄가스가 얼음 아래 갇혀있을 수 있다고 전했습니다. 논문에 따르면 메탄은 이따금씩 얼음이 부분적으로 녹거나, 이동하는 동안 축적된 가스의 압력이 높아질 경우 단층을 따라 영구동토층을 뚫고 나올 수 있다고 합니다.

메탄의 기원은 아직 수수께끼로

 

이 논문에서는 이 메탄이 화성의 미생물이 대량으로 만들어낸 것인지 혹은 특정한 종류의 암석 혹은 뜨거운 물과 관련된 반응인지와 같은 궁극적인 기원에 대해 다루고 있지는 않습니다. 또한 과학자들은 여전히 이번에 탐지된 메탄이 최근에 생성된 것인지 혹은 오래 전에 생성된 것인지 알지 못합니다. 

나사의 화성탐사선 큐리오시티가 화성의 암석에 성공적으로 구멍을 뚫어 샘플을 채취한 모습. 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS
나사의 화성탐사선 큐리오시티가 화성의 암석에 성공적으로 구멍을 뚫어 샘플을 채취한 모습. 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS

그러나 이 새로운 연구는 향후 과학자들이 이러한 질문들의 진상을 파헤치는 데 도움을 줄것으로 기대됩니다. 향후 마스 익스프레스호는 메탄이 방출될 만한 잠재적인 지역들을 살필 계획이라고 합니다. Marco Giuranna 교수는 "화성의 메탄을 더 잘 이해하기 위해서는 후속 연구가 매우 중요하다"며 "우리는 화성에서 무슨일이 일어나고 있는지 더 잘 알기위해 많은 퍼즐 조각들을 모으고 있다"고 전했습니다. 화성의 생명체에 대한 단서를 찾기 위한 과학자들의 노력은 계속되고 있습니다. 

 


##참고자료##

 



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