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2012년 7월 10일 화요일

태양계 이야기 101 - 타이탄에 생명체가 있을까 ?




 꽤 논란이 될 수도 있는 이야기 가운데 하나는 타이탄의 생명체에 관한 것입니다. 어떤 측면에서 보면 타이탄은 생명체가 존재하기 꽤 어려운 환경이라고 생각되고 또 다른 측면에서 보면 반대로 생각되기도 합니다. 


 최초에 과학자들은 타이탄이 지구와는 달리 매우 추운 혹독한 환경 ( - 179 ℃) 에다 단위 면적당 받는 태양에너지도 지구에 비해 매우 적으며 대기에서 생명활동의 징후라고 할 수 있는 산소나 이산화탄소 같은 화합물이 없었기 때문에 생명체 가능성에 대해 매우 회의적이었습니다. 하지만 타이탄에 대한 연구가 진행되면서 다른 가능성을 생각하는 의견도 늘어나고 있습니다. 


 첫번째 생각해야 할 점은 우리가 물에 기반한 생명 환경에 살고 있기 때문에 생명체 = 액체 상태의 물의 존재 라는 공식에 지나치게 얽매여 있을 수도 있다는 점입니다. 타이탄의 대기와 호수에는 상당량의 메탄, 에탄, 프로판 등이 존재하며 더구나 암모니아 역시 얼음 화산을 통해 공급되는 것 같습니다.


 그리고 지구에 비해 약한 태양 에너지라 할자라도 타이탄 대기 상부에서 복잡한 유기 화합물을 생산하는데는 꽤 충분한 양의 에너지가 내리쬐고 있다는 점 역시 간과해서는 안됩니다. 그것이 단지 하루 이틀 일이 아니라 수십억년간 그래왔다면 상당한 유기 화합물들이 타이탄에 존재했다는 의미가 됩니다. 여기에는 단순히 지질 성분 뿐만이 아니라 아미노산 등 복잡한 유기 생명체를 합성하는 데 필요한 여러가지 물질이 들어있을 수 있습니다. 



 (태양 등에서 오는 에너지에 의해 타이탄의 대기에서 형성되는 유기 화합물. 타이탄을 노란색으로 보이게 만드는 톨린 이라는 화합물도 이 경로를 통해 형성된다. Tholins, complex organic molecules fundamental to prebiotic chemistry, are apparently forming at a much higher altitude, and in different ways than expected, in Titan’s atmosphere.  NASA public domain  )   


 아마도 얼마나 복잡한 화합물이 존재하는 지 알기 위해서는 추가적인 탐사가 계속 필요하겠지만 이런 물질들이 물에 의존하지 않더라도 우리가 생명현상이라고 부를 만한 특징이 있다면 그것을 생명체라고 인정해야 할 지도 모르는 일입니다. 이를 테면 자기 복제를 통한 후손을 남길 수 있고, 항상성을 유지하며 외부와 구분되는 막을 지닌 유기체라면 그것이 물에 의존하지 않더라도 생명체라고 부를 만한 조건을 갖춘 셈입니다. 만약 그런 것이 실제로 타이탄에 존재한다면 우리는 생명의 정의에 대해 다시 생각해볼 기회를 얻을 수도 있습니다. 이런 발견은 미래에 태양계 외에 외계 행성에 생명체 탐사에 아주 중요한 정보를 제공할 수도 있습니다. 


 또 한가지 가능성은 여전히 물에 의존하고 물에서 생존하는 생명체의 가능성입니다. 타이탄은 구성성분 중 상당양이 H2O 인 위성입니다. 여기에 토성의 강력한 중력으로 인해 지구 - 달과는 비교도 안될 만큼 강한 조석력이 작용하고 있으므로 내부에 액체 상태의 물이 존재할 것이라는 가설이 존재합니다. 




(타이탄의 이론적 내부 구조    NASA   public domain ) 

 내부에 거대한 바다의 존재를 숨기고 있고 유기물이 풍부한 천체라면 이것들이 생명의 단서가 될 수도 있습니다. 다만 이 경우는 거대한 얼음 지각을 뚫고 들어가야만 증명이 가능할 것입니다. 


 일부에서는 과거 지구에 충돌한 거대 혜성이나 소행성에 의해 날려간 지구 암석에 생명체가 포함되어 태양계의 다른 천체에 지구 생명체를 전파할 수 있다는 이론을 내놓기도 했습니다. (반대로 지구 생명체가 다른 천체에서 기원했다는 설도 있음) 이런 이론을 panspermia 라고 하는데 실제로 타이탄에서 지구 생명체와 아주 유사한 생명체가 발견될 경우 의심해 볼 수 있을 것 같습니다. 


 제 생각에는 타이탄에서 유전물질로 DNA/RNA 처럼 우리에게 친숙한 물질을 사용하지 않거나 혹은 에너지원으로 ATP 를 사용하지 않는다면 (즉 지구 생명체에게 공통된 특징이 없다면) 이 생명체는 타이탄에서 기원했을 가능성을 먼저 생각해야 한다고 봅니다. 그런데 만약 타이탄에서 DNA 를 유전물질로 사용하고 ATP 를 에너지원으로 사용하는 미생물이 발견된다면 어떨까요 ? 


 사실 지구 미생물이 실제 타이탄에 도달한다고 해도 지구와는 너무 다른 환경 때문에 거기서 생존이 가능할지는 알기 힘듭니다. 대부분의 미생물들은 적응하지 못할 게 분명해 보입니다. 아무리 극한 환경에서 생존하는 미생물이라도 영하 179 도에서 적응해 살아가기에는 물을 기반으로 하는 생명체에게 가혹한 환경이기 때문이죠. 


 하지만 타이탄의 내부 바다가 있다면 이야기가 다를 수도 있죠. 또 타이탄의 표면에도 뭔가가 존재할지도 모릅니다. 그래서 앞서 이야기한 TiME 같은 탐사선이 탄화수소에 표면에 착륙하면 거기서 뭔가 놀라운 걸 발견할지도 모르는 일이죠. 그리고 이런 생명체를 발견하면 이것이 지구와 같은 기원을 가지는지 아닌지를 알기 위해 우리는 에너지의 기반 물질이 무엇인지, 그리고 유전물질은 무엇인지 알아낼 필요가 있습니다. 만약 타이탄 표면에 생명체 비슷한게 없다면 우리는 내부 안쪽에도 없는지 살펴봐야 할 것입니다. 얼음 지각 안으로 들어가기 힘들면 얼음 화산 분출이 다른 기회가 될 수도 있을 것입니다. 


 만약 타이탄에 타이탄에서 기원한 것이 분명해 보이는 생명체나 생명체 비슷한 유기체가 있다면 아마도 우리는 생명에 대한 기준을 변경하거나 혹은 생명체가 살수 있는 거주 가능 지역에 대한 기존의 생각을 완전히 바꿔야 할 것입니다. 우리는 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 곳에만 생명체가 살 수 있다고 생각하지만 그건 우리의 편견일 수도 있기 때문이죠. 어쩌면 이 우주에 생명체가 살 수 있는 행성의 수는 아마 우리가 상상했던 것 이상일 수도 있습니다. 





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