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[IT뉴스][사이언스샷] 토성 위성서 분출된 유기물, 생명체 아닌 방사선이 만들 수도

온카뱅크관리자

2025-09-10 08:37:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 생명체 근거였던 엔켈라두스 물기둥의 유기물 실험서 방사선으로 화학 합성 가능성 입증 태양계에 바다 품은 오션월드 탐사는 계속 2030년 목성 위성 유로파서 생명체 탐사할 계획 
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 <img alt="토성의 위성 엔켈라두스 표면으로 분출하는 물기둥의 상상도. 하늘에는 또 다른 토성의 위성인 타이탄이 보인다. 그 너머 멀리 태양도 보인다./ESA" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/10/chosunbiz/20250910082739854vast.jpg" data-org-width="2500" dmcf-mid="UelNfMwMgz" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/10/chosunbiz/20250910082739854vast.jpg" width="658">
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 토성의 위성 엔켈라두스 표면으로 분출하는 물기둥의 상상도. 하늘에는 또 다른 토성의 위성인 타이탄이 보인다. 그 너머 멀리 태양도 보인다./ESA
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 태양계에서 지구 외에 생명체가 살고 있을 가능성이 가장 큰 천체는 토성의 위성 엔켈라두스(Enceladus)이다. 지하에서 분출된 물기둥에서 유기물이 관측됐기 때문이다. 두꺼운 얼음 아래에 생명체가 사는 바다가 있을 가능성이 있다는 말이다. 20년 넘게 이어온 과학자들의 기대에 찬물을 끼얹은 연구 결과가 나왔다.
 9일(현지시각) 핀란드 헬싱키에서 열린 EPSC-DPS 2025 콘퍼런스에서 이탈리아 국립천체물리학·우주행성연구소(INAF)의 그레이스 리처즈(Grace Richards) 박사는 “엔켈라두스 표면의 갈라진 틈에서 분출된 물기둥에서 나타난 유기 분자들은 지하 깊은 바다에서 비롯된 것이 아니라, 토성의 얼음 위성에 노출된 방사선에 의해 생성됐을 가능성이 있다”고 밝혔다.
 EPSC-DPS는 유럽행성과학회의(EPSC)와 미국천문학회 행성과학분과(DPS)를 통합한 공동 과학 콘퍼런스이다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘행성과 우주과학’에도 게재됐다. 태양계에서 우주 생명체를 찾겠다는 과학자들의 꿈이 사라지는 것일까.
 ◇실험 통해 얼음 위성의 표면 모사
 미국과 유럽의 공동 탐사선 카시니(Cassini)는 2005년 엔켈라두스 남극에서 표면이 갈라져 생긴 이른바 ‘호랑이 줄무늬(tiger stripes)’라는 곳에서 물기둥들이 분출되는 모습을 관측했다. 과학자들은 자기력과 중력 관측 정보를 토대로 엔켈라두스에는 표면의 지하 40㎞에 최대 수심 10㎞인 바다가 있다고 추정했다. 표면의 얼음층과 중심부의 암석층 사이에 바다가 있다는 말이다.
 엔켈라두스의 지하 바다는 토성이 끌어당기는 힘을 받아 가열되고 물기둥을 표면으로 뿜어낸다. 카시니는 엔켈라두스의 물기둥을 지나가며 그 안의 분자들을 분석했다. 놀랍게도 물기둥에는 염분이 풍부하고 다양한 유기 화합물이 들어있었다. 유기 화합물은 생명체의 구성 성분을 만들 수 있다.
 리처드 박사 연구진은 이번에 엔켈라두스 환경을 모사한 실험에서 정반대 가능성을 입증했다. 유가 화합물이 지하 바다에서 나온 게 아니라 표면에서 우주 방사선을 맞아 생겼다는 것이다. 연구진은 먼저 이산화탄소와 메탄, 암모니아가 포함된 얼음을 섭씨 영하 200도까지 냉각했다. 여기에 전자를 하나 잃은 양이온으로 얼음을 충돌시켜 엔켈라두스 주변의 방사선 환경을 재현했다.
 이온들은 얼음 성분과 반응해 질소와 산소, 탄소가 결합한 사이안산염과 함께 일산화탄소, 암모늄 등 다양한 분자를 생성했다. 특히 단백질을 만드는 아미노산이 될 전구체 분자도 만들었다. 실험에서 합성된 화합물 중 일부는 이전에 엔켈라두스 표면에서 검출됐으나, 다른 물질들은 물기둥에서 확인됐다.
 리처드 박사는 “생명의 기원으로 여겨지는 분자들은 지하 바다에서 비롯된 것이 아니라 방사선 작용을 통해 현장에서 생성되었을 가능성이 있다”며 “이는 엔켈라두스 바다에 생명체가 살 수 있을 가능성을 완전히 배제하지는 않지만, 분출물의 구성 성분만으로 그런 가정을 하는 데는 신중해야 함을 의미한다”고 밝혔다. 물기둥이 지하 생명체의 증거가 될 수 없다는 말이다.
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 <img alt="엔켈라두스 남극의 호랑이 줄무늬 지역에서 물기둥이 분출되는 모습./NASA" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/10/chosunbiz/20250910082741443zuvo.jpg" data-org-width="1580" dmcf-mid="78g41uRuNu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/10/chosunbiz/20250910082741443zuvo.jpg" width="658">
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 엔켈라두스 남극의 호랑이 줄무늬 지역에서 물기둥이 분출되는 모습./NASA
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 ◇생명체 추적하는 태양계 오션월드 탐사 
 엔켈라두스는 지름이 504㎞로, 지구의 4% 크기에 불과하다. 달과 비교해도 7분의 1에 그친다. 과학자들이 이 작은 위성에 주목하는 것은 목성의 위성인 유로파(Europa)와 함께 태양계에서 물이 있을 가능성이 가장 큰 천체로 꼽히기 때문이다. 특히 다른 곳처럼 물을 살짝 얼린 슬러시나 얼음 상태가 아니라 생명체가 탄생하기에 충분한 온도의 바다가 있을 것으로 추정된다.
 과학자들은 지구 밖에 살고 있을 생명체를 찾기 전에 먼저 바다를 탐색한다. 바다를 품은 천체인 ‘오션월드(ocean world)’이다. 액체 상태의 물이 있어야 생명체가 존재할 수 있기 때문이다. 물은 수많은 물질을 녹이는 최고의 용매(溶媒)여서 생명체에 필요한 물질들을 제공할 수 있다. 또 물은 비열, 즉 물 1g을 1도 높이는 데 필요한 열량이 다른 물질보다 크다. 덕분에 생명체를 더위와 추위로부터 보호할 수 있다. 물을 구성하는 산소와 수소는 에너지 흐름을 만들어내고 생명체의 뼈대가 되기도 한다.
 과학자들은 아직 태양계에서 또 다른 생명체를 찾는 꿈을 포기하기에 이르다고 본다. 엔켈라두스가 과학자들에게 보내는 물기둥 신호는 점점 강해지고 있기 때문이다. 2005년 카시니가 처음 관측한 엔켈라두스의 물기둥은 길이가 100㎞였지만, 2023년 제임스 웹 우주망원경은 1만㎞ 길이의 물기둥을 관측하기도 했다. 이는 미국 로스앤젤레스에서 아르헨티나 부에노스아이레스까지 거리와 같다.
 독일 베를린자유대 연구진은 2023년 국제 학술지 ‘네이처’에 엔켈라두스 지하 바다에 생명체의 핵심 구성 요소인 인산염이 있음을 확인했다고 밝혔다. 인은 지금까지 지구 이외의 바다에서 검출된 적이 없었다. 인산염에 있는 인은 지구의 모든 생명체에 필수적인 물질이다. 인은 에너지를 운반하는 분자인 ATP와 유전정보를 담은 DNA를 이룬다. 세포막, 사람과 동물의 뼈와 치아도 만든다.
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 <img alt="우주탐사선 주노가 목성의 위성 유로파 상공을 비행하는 모습의 상상도. 뒤로 목성이 보인다./NASA" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/10/chosunbiz/20250910082742713zjmz.jpg" data-org-width="1920" dmcf-mid="zyqGkOFOkU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/10/chosunbiz/20250910082742713zjmz.jpg" width="658">
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 우주탐사선 주노가 목성의 위성 유로파 상공을 비행하는 모습의 상상도. 뒤로 목성이 보인다./NASA
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 ◇2030년 유로파에서도 생명체 탐사
 미국과 유럽은 태양계의 오션월드에 잇따라 탐사선을 보냈다. 목성 탐사선 갈릴레오(1987년 발사), 토성 탐사선 카시니(1997년)는 1990년대부터 2000년대 초반까지 오션월드 탐사를 이끌었다. 그 뒤를 이어 지난 2011년 탐사선 미 항공우주국(NASA·나사)의 주노(Juno)가 발사돼 2016년 목성 궤도에 도착했다.
 주노 탐사선은 2021년 목성의 위성 가니메데를 탐사했으며 이듬해 유로파 표면의 골짜기와 충돌구를 상세하게 관찰했다. 주노의 유로파 탐사 결과는 나사가 2024년 11월 나사가 발사한 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 탐사선에 유용한 자료가 된다. 클리퍼는 2030년 목성 궤도에 도착할 예정이다. 목표는 유로파 표면 26㎞ 상공까지 접근해 고해상도 사진을 찍고 화학 성분을 분석하는 것이다. 이를 통해 생명체가 살 수 있는지 확인할 예정이다.
 참고 자료
 Planetary and Space Science(2025), DOI: https://doi.org/10.1016/j.pss.2025.106179
 Nature Astronomy(2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-023-02009-6
 Nature(2023), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05987-9
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