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2015년 7월 27일 월요일

우주 이야기 355 - 우주에서 비타민 B3가 생성된다고?


 이상한 이야기처럼 들릴 수도 있지만, 이 제목은 사실입니다. 과학자들은 운석 및 기타 우주 물질의 입수를 통해서 지구 이외의 장소에서도 다양한 유기물이 형성될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 특히 탄소질 운석을 분석한 결과 여기서는 생명의 기초 물질은 물론 놀랍게도 비타민 B3가 발견된 바 있습니다. 농도는 30에서 600ppb(parts-per-billion, 십억 분의 일)로 매우 낮지만, 생명체의 존재 없이도 비타민이 형성될 수 있다는 것은 놀라운 발견이었죠.
 참고로 비타민 B3는 니아신(niacin)이라고 불리며 C6NH5O2의 비교적 단순한 분자식을 가지고 있습니다. 따라서 우주에서도 생성이 가능하겠죠. 인체에서는 필수 비타민으로 부족하면 펠라그라(pellagra)라는 심각한 질환이 발생합니다.  

 나사 고다드 연구소의 카렌 스미스(Karen Smith of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland)와 그녀의 동료들은 이 물질이 우주에서 어떻게 생성되는지를 검증하기 위해서 실험실에서 우주의 상황을 재현했습니다. 

 사실 우주에는 생명의 기초가 되는 탄소, 수소, 질소, 산소, 그리고 물과 여러 가지 미량 원소가 풍부합니다. 지구 역시 우주에서 형성되었으니 이는 당연한 일이겠죠. 하지만 극저온의 우주 공간에서 비타민을 비롯한 유기물이 어떻게 형성될 수 있는지는 아직 모르는 부분이 많습니다. 

 스미스의 연구팀은 혜성이나 혹은 성간 공간에 있는 얼음의 환경을 실험실에서 재현한 후 다양한 원소들을 넣고 반응을 시켰습니다. 그 결과 물과 이산화탄소의 얼음 속에서 다양한 유기물이 형성될 수 있음이 밝혀졌습니다. 


(먼지와 가스 구름에서 형성되는 초기 별의 개념도. This is an artist's concept of a protoplanetry disk surrounding a forming star that is ejecting jets of material (yellow beams). Such disks contain countless tiny dust grains, many of which become incorporated into asteroids, comets, and planets.
Credits: NASA Goddard )


(실험에 사용된 극저온의 알루미늄판. A picture of the aluminum plate with a chemical deposit on it.
Credits: Karen Smith/NASA Goddard ) 



 이번 연구에서는 극저온의 우주를 재현하기 위한 진공 상태의 영하 253도의 알루미늄판 위에서도 물, 이산화탄소, 피리딘(pyridine) 같은 물질들이 반응해서 비타민 B3를 비롯한 더 복잡한 유기물을 생성할 수 있다는 것을 보여줬습니다.
 우주에는 먼 초신성 등에서 나오는 고에너지 방사선들이 있어 더 복잡한 유기물을 생성할 수 있는 에너지를 제공할 수 있습니다. 이런 극저온의 진공에서는 아무 화학 반응도 일어나지 않을 것 같은데, 실제로는 그렇지 않은 이유입니다.   

 이미 과학자들은 극저온의 진공 상태인 우주 공간에서도 생각보다 복잡한 유기물이 생성될 수 있다는 것을 알아냈습니다. 그런데 그것이 무슨 의미가 있을까요?

 과학자들은 지구에 유기물을 전달한 것이 초창기 소행성과 혜성들이었다고 생각하고 있습니다. 그것이 맞다면 이런 물질들이 우주에서 흔하게 생성될 수 있을 것입니다. 이런 연구는 이 가설을 검증하는 과정입니다.
 또 한편으로 어떤 조건에서 유기물질, 특히 생명 탄생에 필요한 복잡한 유기물이 쉽게 생성될 수 있는지를 연구하는 것은 지구 생명체 탄생은 물론 우주에 얼마나 지구 같은 환경이 흔할지를 이해하는 데도 도움을 줄 것입니다.

 아무튼 우주에서 비타민이 쉽게 생성될 수 있다는 것 만으로도 재미있는 연구 결과인 것 같습니다. 이 연구는 저널  Chemical Communications에 실렸습니다.
 참고  

 


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