제목 : 태양계 안에 또 하나의 생명체를 찾아서
이전에는 태양계 밖, 태양계 외 행성을 탐사에 대해 배웠다. 이번에는 태양계 내부에 존재할 지도 모르는 생명체 탐사에 대해 배웠다. 태양계 안에서 외계 생명체가 살아 있는 듯한, 혹은 살아 있는 듯한 천체로는 화성, 유로파, 타이탄, 엔셀라두스 등이 있다. 첫 번째 후보는 화성이다. 2장에서는 천문학자 로웰이 화성에는 많은 운하가 있으며 이를 통해 화성 양극의 얼음을 끌어 적도 근처로 옮기고 있다고 주장했다고 배웠다. 하지만 이는 망원경의 화질이 좋지 않아 생긴 오해다. 화성은 과거 생명체가 살았던 것과 같은 행성으로 추측되고 있다. 화성 생명체 탐사는 현재 화성 안에서 살고 있는 생명체를 발견하는 것이 아니라 과거에 생명체가 있었다는 증거를 찾는데 중점을 두고 있다. 우주탐사기를 통한 화성 탐사는 대부분 환경적 조건 또는 생명의 증거 탐색에 집중돼 있었다. 화성이 한때는 더 따뜻한 기후와 물을 가졌다는 지질학적 증거는 많다. 화성은 지구와 유사한 환경을 가진 태양계 행성이지만 화성 표면은 생명 거주 가능 지대 요건을 갖추기에는 너무 건조하고 너무 추워 태양 자외선에 의해 과도한 영향을 받았다. 그러나 40억 년 전에는 지구와 화성이 비슷한 표면 조건을 가지고 있었기 때문에 그 당시 화성에서 생명이 없었다고 단정할 수는 없다. 1996년 연구팀은 남극에서 발견된 고대 화성의 암석 표본 운석 ALH84001을 연구했다. 이 운석에는 미량의 탄산염 광물과 약간의 유기 화합물이 들어 있었다. 이를 통해 약 35억 년 전 이 화성 지각 파편이 습기 많은 환경을 경험한 것으로 나타났다. 당시 화성은 대기가 더 두꺼워 물이 흘렀다고 한다. 연구팀은 암석의 미세구조가 고대의 미생물이 화석화된 잔해라고 주장했지만 이는 사실이 아니었다. 미세 구조는 암석에 미네랄 광물이 형성되었다고 보는 것이 오늘날의 견해이다. 오늘날 화성에서 액체 상태의 물이 있을 확률이 가장 큰 지역은 대수층이다. 화성 속 생명체가 화성 환경에 맞춰 진화했다고 보면 안 된다. 화성과 지구는 충분히 가깝기 때문에 진화 역사에서 여러 방법을 통해 물질을 교환해 왔을 가능성이 있다. 화성은 중력이 작기 때문에 대부분의 물질은 화성에서 지구로 향하는 쪽으로 이동해 왔을 것이다. 그리고 그러한 암석의 일부는 단순히 화석뿐만 아니라 생존 가능한 미생물을 가지고 있을 가능성도 있다. 따라서 우리는 화성이 지구에 생명을 심었을 수도 있고 두 행성이 서로 생명을 교환했을 수도 있다는 것을 고려해야 한다. 이 화성 내 생명체 탐사는 정기적으로 이뤄진 최초의 화성 탐사로버는 1997년 탐사를 시작한 소자나 로버다. 2004년 6월과 7월 NASA는 탐사로봇 스피릿과 오퍼튜니티 로버를 발사했고, 이들은 발사된 지 약 7개월 만에 화성 표면에 안착해 표면 영상을 지구로 전송하기 시작했다. 안타깝게도 2009년 스피릿이 탐사 도중 깊은 사구에 빠지게 되었고, 2010년 통신이 중단되었다. 그리고 2011년에 스피릿은 사망을 선언했다. 스피릿은 죽기 직전까지 사진을 지구로 계속 보냈다. 오퍼튜니티는 화성 안에 물이 존재할 가능성에 대한 여러 증거 사진과 데이터를 지구로 전송했다. 오퍼튜니티는 2019년 2월 임무가 종료된다. 과거 화성에 물이 존재하고 생명체가 살아 있었을 가능성이 높다는 것은 오퍼튜니티의 탐사를 통해 알게 된 사실이다. 이후 2장에서 배운 큐리오시티 로버가 2012년 8월 화성에 착륙하게 된다. 2015년 4월 NASA는 큐리오시티가 화성 지표 바로 아래에서 액체 상태의 물을 발견했다는 사실을 밝혀냈다. 큐리오시티가 발견한 지표 아래 액체 상태의 물은 소금물로 존재할 것으로 추측된다. 과염소산염이 섞여 있는 물은 영하 70도에서도 액체 상태로 존재할 수 있기 때문에 지표 아래 액체 상태인 물은 소금물인 것으로 알려졌다. 덧붙여서 화성의 평균 온도는 영하 60도이다. 큐리오시티가 해가 뜨기 직전인 겨울밤 동안 화성 게일크레이터의 온도와 습도를 측정한 결과 액체 상태의 소금물이 형성되는 최적기인 것으로 조사됐다. 밤에 수증기가 응결해 서리처럼 화성 표면에 내린다. 과염소산염은 이 서리를 녹여 소금물로 만든다. 이 중 일부는 땅속으로 스며들어 지하수를 형성하지만 다른 일부는 해가 뜨면 다시 증발한다. 또 큐리오시티는 화성에서 메탄을 비롯한 여러 유기물이 검출됐다. 큐리오시티가 화성에서 유기물을 채취한 곳은 cumberland라는 이름의 암석이다. 이 암석에서는 유기물 클로로벤젠이 다른 암석보다 훨씬 많이 발견되었다. 화성 적도 부근 게일크레이터에서는 질산염도 발견했다. 질산염은 생명체가 사용할 수 있는 질소가 있는 화합물이다. 이는 화성이 생명체가 살기 좋은 곳이라는 증거가 될 수 있다. 2018년에는 화성 남극을 덮고 있는 얼음층인 극간 아래 1.5㎞에는 20㎞ 크기의 거대한 호수가 있다는 연구결과가 발표됐다. 연구팀은 화성 탐사선 메르스 익스프레스에 탑재된 레이더 장비를 이용해 지하 빙층 아래 액체 상태로 존재하는 거대한 호수를 탐지했다고 밝혔다. 이 레이더는 특정 주파수의 전파를 땅에 쏴 이 파도가 반사될 때 얻은 관측 자료로 지표면 아래 상황에 대한 정보를 제공한다. 이 지역의 표면온도는 영하 110도이고 지하 1.5km 지점도 영하 70도에 가깝다. 그런데 이 물이 액체 상태로 있을 수 있는 이유는 물에 염분이 많아 영하 온도가 낮고 지하수의 압력이 표면보다 높아 영하 온도를 더 낮추기 때문으로 추정할 수 있다. 퍼시비아란스 탐사선은 비교적 최근인 2020년 7월 발사됐다. 퍼시밸런스호의 주요 미션은 화성에 미생물이 살 수 있었던 환경이었는지 알아내 미생물이 산 흔적과 증거를 찾아내는 것이다. 퍼시밸런스는 화성 토양과 암석 샘플을 수집해 이 샘플을 지구로 가져오기 위해 준비한다. 화성의 흙과 암석을 조사하고 중요하다고 판단되는 샘플을 수집해 튜브에 넣어 밀폐시킨 뒤 화성 표면에 저장한다. 이후 이들 수집한 샘플을 로켓이 가져가고 로켓운반선이 이를 운반한다. 이 운반선을 우주선이 가져간 뒤 지구까지 운반해 둔다. 현재는 로켓을 개발 중이며 2031년경에는 수집한 샘플을 가져올 계획이다. 퍼시밸런스호는 인류가 화성에 적응할 수 있는지를 알아보기 위해 화성 대기의 대부분을 차지하는 이산화탄소를 산소로 만들어내는 기술도 테스트하고 있다. 그리고 2021년 4월 화성에서 산소를 발생시키는 실험을 성공시키게 된다. 이산화탄소를 가열해 산소와 일산화탄소로 분해하고 일산화탄소를 화성 대기 밖으로 배출시키면 자연스럽게 산소만 남는 원리를 이용한 것이다. 퍼시밸런스호에는 헬리콥터가 있다. 이 헬리콥터는 정찰병 역할을 하게 되며 화성 대기 밀도가 지구의 1%밖에 되지 않아 화성에서 비행체를 띄우기가 쉽지 않다. 그러나 이 헬기는 여러 차례 시험비행에 성공한 것으로 알려졌다. 최근 발사된 화성탐사기는 중국의 톈 위안1호다. 구룡 화성 탐사로버는 2021년 5월 유토피아 평원에 착륙했다. 2018년 5월에는 화상 탐사선 인사이트호가 발사됐다. 과거 화성 탐사선이 생명체의 흔적을 찾는 데 중점을 뒀다면 인사이트호는 지진 조사, 측지, 열 수송을 이용해 화성 내부를 탐사하는 데 중점을 두고 있다. 인사이트호의 별명은 붉은 행성 지질학자다. 인사이트호는 열감지기를 통해 화성 내부 온도 및 화성 중심부에서 방출되는 열의 양 등을 탐사해 화성이 얼마나 빨리 냉각되고 있는지에 대해서도 알 수 있는 것으로 알려졌다.
이제 행성 이외의 천체에서의 생명체 탐사에 대해 알아본다. 목성의 위성 유로파는 달의 크기와 비슷한 것으로 알려졌다. 갈릴레오 탐사선에서 보낸 관측 자료에 따르면 유로파는 두꺼운 얼음 껍질 아래에 액체 상태의 물로 구성된 바다가 존재함을 알 수 있다. 태양계 내에서 액체 상태의 물이 존재하는 곳으로 생명체 탐사에서 중요한 장소로 여겨진다. 유로파에는 지구 바다보다 훨씬 많은 양의 물이 존재한다. 유로존 내 생명체는 태양광을 통해 살지 않는다. 유로파가 두꺼운 얼음층으로 인해 물 아래로 태양광이 내려오지 못하기 때문이다. 이를 통해 유로파의 생명체 탄생에는 다른 에너지원이 작용하고 있음을 알 수 있다. 전 지역에 걸쳐 바다가 액체 상태로 남아 있으려면 조석 작용에 의해 생성되며 유로파 내부에서 빠져나오는 조석열이 존재해야 한다. 조석열이란 조석력에 의해 만들어지는 마찰열을 뜻한다. 목성과 가까운 위치에 있을 때 유로파는 목성이 잡아당기는 중력에 의해 럭비공 모양이 된다. 목성 거리를 벗어날 때 유로파는 원래 형태로 바뀌게 된다. 이처럼 중력 차이로 인해 위성의 크기가 럭비공 형태에서 일반형으로 바뀌면서 위성 내부에서 생기는 열을 조석열이라고 한다. 유로파 바다가 액체 상태를 유지하는 이유도 유로파 내부에서 만들어진 조석열 덕분이다. 조석열에 의한 지각 활동에 의해 지각에 틈이 생기면 바닷물의 일부가 해저의 뜨거운 암석으로 들어가 화학 반응이 일어난다. 그리고 이 화학반응이 지각 틈새에서 뿜어져 나와 생명체가 탄생할 가능성이 생긴다. 실제 지구 심해 중에서도 열수 분출공을 통해 지각 내부의 에너지가 유출되는 현상을 볼 수 있다. 열수 분출공 옆에는 서관충이 존재하는데 이는 살아있는 생명체이다. 즉 이들은 태양광에 의존하지 않는 생명체인 것이다. 지구 심해저에 사는 생명체는 심해저의 지각활동에 의한 열에너지로 생성되는 황하수소를 이용한 화학합성을 통해 살아있는 것이다. 이를 통해 유로파 바닥에도 조석열에 의한 지각 활동으로 열수 분출공이 만들어질 것으로 추측할 수 있다. 2014년에는 유로파 표면에서 분출하는 수증기 기둥이 허블망원경으로 관측됐다. 탐사선 유로파클리퍼는 2024년 발사돼 목성과 유로파 사이를 큰 타원궤도를 통해 돌며 44회 가량 공전해 유로파에 대한 여러 정보를 수집할 것으로 알려졌다.세 번째로 알아보는 천체는 토성의 위성인 타이탄이다. 타이탄은 표면 온도가 영하 180도로 수성 크기에
이전에는 태양계 밖, 태양계 외 행성을 탐사에 대해 배웠다. 이번에는 태양계 내부에 존재할 지도 모르는 생명체 탐사에 대해 배웠다. 태양계 안에서 외계 생명체가 살아 있는 듯한, 혹은 살아 있는 듯한 천체로는 화성, 유로파, 타이탄, 엔셀라두스 등이 있다. 첫 번째 후보는 화성이다. 2장에서는 천문학자 로웰이 화성에는 많은 운하가 있으며 이를 통해 화성 양극의 얼음을 끌어 적도 근처로 옮기고 있다고 주장했다고 배웠다. 하지만 이는 망원경의 화질이 좋지 않아 생긴 오해다. 화성은 과거 생명체가 살았던 것과 같은 행성으로 추측되고 있다. 화성 생명체 탐사는 현재 화성 안에서 살고 있는 생명체를 발견하는 것이 아니라 과거에 생명체가 있었다는 증거를 찾는데 중점을 두고 있다. 우주탐사기를 통한 화성 탐사는 대부분 환경적 조건 또는 생명의 증거 탐색에 집중돼 있었다. 화성이 한때는 더 따뜻한 기후와 물을 가졌다는 지질학적 증거는 많다. 화성은 지구와 유사한 환경을 가진 태양계 행성이지만 화성 표면은 생명 거주 가능 지대 요건을 갖추기에는 너무 건조하고 너무 추워 태양 자외선에 의해 과도한 영향을 받았다. 그러나 40억 년 전에는 지구와 화성이 비슷한 표면 조건을 가지고 있었기 때문에 그 당시 화성에서 생명이 없었다고 단정할 수는 없다. 1996년 연구팀은 남극에서 발견된 고대 화성의 암석 표본 운석 ALH84001을 연구했다. 이 운석에는 미량의 탄산염 광물과 약간의 유기 화합물이 들어 있었다. 이를 통해 약 35억 년 전 이 화성 지각 파편이 습기 많은 환경을 경험한 것으로 나타났다. 당시 화성은 대기가 더 두꺼워 물이 흘렀다고 한다. 연구팀은 암석의 미세구조가 고대의 미생물이 화석화된 잔해라고 주장했지만 이는 사실이 아니었다. 미세 구조는 암석에 미네랄 광물이 형성되었다고 보는 것이 오늘날의 견해이다. 오늘날 화성에서 액체 상태의 물이 있을 확률이 가장 큰 지역은 대수층이다. 화성 속 생명체가 화성 환경에 맞춰 진화했다고 보면 안 된다. 화성과 지구는 충분히 가깝기 때문에 진화 역사에서 여러 방법을 통해 물질을 교환해 왔을 가능성이 있다. 화성은 중력이 작기 때문에 대부분의 물질은 화성에서 지구로 향하는 쪽으로 이동해 왔을 것이다. 그리고 그러한 암석의 일부는 단순히 화석뿐만 아니라 생존 가능한 미생물을 가지고 있을 가능성도 있다. 따라서 우리는 화성이 지구에 생명을 심었을 수도 있고 두 행성이 서로 생명을 교환했을 수도 있다는 것을 고려해야 한다. 이 화성 내 생명체 탐사는 정기적으로 이뤄진 최초의 화성 탐사로버는 1997년 탐사를 시작한 소자나 로버다. 2004년 6월과 7월 NASA는 탐사로봇 스피릿과 오퍼튜니티 로버를 발사했고, 이들은 발사된 지 약 7개월 만에 화성 표면에 안착해 표면 영상을 지구로 전송하기 시작했다. 안타깝게도 2009년 스피릿이 탐사 도중 깊은 사구에 빠지게 되었고, 2010년 통신이 중단되었다. 그리고 2011년에 스피릿은 사망을 선언했다. 스피릿은 죽기 직전까지 사진을 지구로 계속 보냈다. 오퍼튜니티는 화성 안에 물이 존재할 가능성에 대한 여러 증거 사진과 데이터를 지구로 전송했다. 오퍼튜니티는 2019년 2월 임무가 종료된다. 과거 화성에 물이 존재하고 생명체가 살아 있었을 가능성이 높다는 것은 오퍼튜니티의 탐사를 통해 알게 된 사실이다. 이후 2장에서 배운 큐리오시티 로버가 2012년 8월 화성에 착륙하게 된다. 2015년 4월 NASA는 큐리오시티가 화성 지표 바로 아래에서 액체 상태의 물을 발견했다는 사실을 밝혀냈다. 큐리오시티가 발견한 지표 아래 액체 상태의 물은 소금물로 존재할 것으로 추측된다. 과염소산염이 섞여 있는 물은 영하 70도에서도 액체 상태로 존재할 수 있기 때문에 지표 아래 액체 상태인 물은 소금물인 것으로 알려졌다. 덧붙여서 화성의 평균 온도는 영하 60도이다. 큐리오시티가 해가 뜨기 직전인 겨울밤 동안 화성 게일크레이터의 온도와 습도를 측정한 결과 액체 상태의 소금물이 형성되는 최적기인 것으로 조사됐다. 밤에 수증기가 응결해 서리처럼 화성 표면에 내린다. 과염소산염은 이 서리를 녹여 소금물로 만든다. 이 중 일부는 땅속으로 스며들어 지하수를 형성하지만 다른 일부는 해가 뜨면 다시 증발한다. 또 큐리오시티는 화성에서 메탄을 비롯한 여러 유기물이 검출됐다. 큐리오시티가 화성에서 유기물을 채취한 곳은 cumberland라는 이름의 암석이다. 이 암석에서는 유기물 클로로벤젠이 다른 암석보다 훨씬 많이 발견되었다. 화성 적도 부근 게일크레이터에서는 질산염도 발견했다. 질산염은 생명체가 사용할 수 있는 질소가 있는 화합물이다. 이는 화성이 생명체가 살기 좋은 곳이라는 증거가 될 수 있다. 2018년에는 화성 남극을 덮고 있는 얼음층인 극간 아래 1.5㎞에는 20㎞ 크기의 거대한 호수가 있다는 연구결과가 발표됐다. 연구팀은 화성 탐사선 메르스 익스프레스에 탑재된 레이더 장비를 이용해 지하 빙층 아래 액체 상태로 존재하는 거대한 호수를 탐지했다고 밝혔다. 이 레이더는 특정 주파수의 전파를 땅에 쏴 이 파도가 반사될 때 얻은 관측 자료로 지표면 아래 상황에 대한 정보를 제공한다. 이 지역의 표면온도는 영하 110도이고 지하 1.5km 지점도 영하 70도에 가깝다. 그런데 이 물이 액체 상태로 있을 수 있는 이유는 물에 염분이 많아 영하 온도가 낮고 지하수의 압력이 표면보다 높아 영하 온도를 더 낮추기 때문으로 추정할 수 있다. 퍼시비아란스 탐사선은 비교적 최근인 2020년 7월 발사됐다. 퍼시밸런스호의 주요 미션은 화성에 미생물이 살 수 있었던 환경이었는지 알아내 미생물이 산 흔적과 증거를 찾아내는 것이다. 퍼시밸런스는 화성 토양과 암석 샘플을 수집해 이 샘플을 지구로 가져오기 위해 준비한다. 화성의 흙과 암석을 조사하고 중요하다고 판단되는 샘플을 수집해 튜브에 넣어 밀폐시킨 뒤 화성 표면에 저장한다. 이후 이들 수집한 샘플을 로켓이 가져가고 로켓운반선이 이를 운반한다. 이 운반선을 우주선이 가져간 뒤 지구까지 운반해 둔다. 현재는 로켓을 개발 중이며 2031년경에는 수집한 샘플을 가져올 계획이다. 퍼시밸런스호는 인류가 화성에 적응할 수 있는지를 알아보기 위해 화성 대기의 대부분을 차지하는 이산화탄소를 산소로 만들어내는 기술도 테스트하고 있다. 그리고 2021년 4월 화성에서 산소를 발생시키는 실험을 성공시키게 된다. 이산화탄소를 가열해 산소와 일산화탄소로 분해하고 일산화탄소를 화성 대기 밖으로 배출시키면 자연스럽게 산소만 남는 원리를 이용한 것이다. 퍼시밸런스호에는 헬리콥터가 있다. 이 헬리콥터는 정찰병 역할을 하게 되며 화성 대기 밀도가 지구의 1%밖에 되지 않아 화성에서 비행체를 띄우기가 쉽지 않다. 그러나 이 헬기는 여러 차례 시험비행에 성공한 것으로 알려졌다. 최근 발사된 화성탐사기는 중국의 톈 위안1호다. 구룡 화성 탐사로버는 2021년 5월 유토피아 평원에 착륙했다. 2018년 5월에는 화상 탐사선 인사이트호가 발사됐다. 과거 화성 탐사선이 생명체의 흔적을 찾는 데 중점을 뒀다면 인사이트호는 지진 조사, 측지, 열 수송을 이용해 화성 내부를 탐사하는 데 중점을 두고 있다. 인사이트호의 별명은 붉은 행성 지질학자다. 인사이트호는 열감지기를 통해 화성 내부 온도 및 화성 중심부에서 방출되는 열의 양 등을 탐사해 화성이 얼마나 빨리 냉각되고 있는지에 대해서도 알 수 있는 것으로 알려졌다.
이제 행성 이외의 천체에서의 생명체 탐사에 대해 알아본다. 목성의 위성 유로파는 달의 크기와 비슷한 것으로 알려졌다. 갈릴레오 탐사선에서 보낸 관측 자료에 따르면 유로파는 두꺼운 얼음 껍질 아래에 액체 상태의 물로 구성된 바다가 존재함을 알 수 있다. 태양계 내에서 액체 상태의 물이 존재하는 곳으로 생명체 탐사에서 중요한 장소로 여겨진다. 유로파에는 지구 바다보다 훨씬 많은 양의 물이 존재한다. 유로존 내 생명체는 태양광을 통해 살지 않는다. 유로파가 두꺼운 얼음층으로 인해 물 아래로 태양광이 내려오지 못하기 때문이다. 이를 통해 유로파의 생명체 탄생에는 다른 에너지원이 작용하고 있음을 알 수 있다. 전 지역에 걸쳐 바다가 액체 상태로 남아 있으려면 조석 작용에 의해 생성되며 유로파 내부에서 빠져나오는 조석열이 존재해야 한다. 조석열이란 조석력에 의해 만들어지는 마찰열을 뜻한다. 목성과 가까운 위치에 있을 때 유로파는 목성이 잡아당기는 중력에 의해 럭비공 모양이 된다. 목성 거리를 벗어날 때 유로파는 원래 형태로 바뀌게 된다. 이처럼 중력 차이로 인해 위성의 크기가 럭비공 형태에서 일반형으로 바뀌면서 위성 내부에서 생기는 열을 조석열이라고 한다. 유로파 바다가 액체 상태를 유지하는 이유도 유로파 내부에서 만들어진 조석열 덕분이다. 조석열에 의한 지각 활동에 의해 지각에 틈이 생기면 바닷물의 일부가 해저의 뜨거운 암석으로 들어가 화학 반응이 일어난다. 그리고 이 화학반응이 지각 틈새에서 뿜어져 나와 생명체가 탄생할 가능성이 생긴다. 실제 지구 심해 중에서도 열수 분출공을 통해 지각 내부의 에너지가 유출되는 현상을 볼 수 있다. 열수 분출공 옆에는 서관충이 존재하는데 이는 살아있는 생명체이다. 즉 이들은 태양광에 의존하지 않는 생명체인 것이다. 지구 심해저에 사는 생명체는 심해저의 지각활동에 의한 열에너지로 생성되는 황하수소를 이용한 화학합성을 통해 살아있는 것이다. 이를 통해 유로파 바닥에도 조석열에 의한 지각 활동으로 열수 분출공이 만들어질 것으로 추측할 수 있다. 2014년에는 유로파 표면에서 분출하는 수증기 기둥이 허블망원경으로 관측됐다. 탐사선 유로파클리퍼는 2024년 발사돼 목성과 유로파 사이를 큰 타원궤도를 통해 돌며 44회 가량 공전해 유로파에 대한 여러 정보를 수집할 것으로 알려졌다.세 번째로 알아보는 천체는 토성의 위성인 타이탄이다. 타이탄은 표면 온도가 영하 180도로 수성 크기에