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2019년 8월 31일 토요일

4억년 전 식물의 구성물질을 밝히다



(A, photograph of Armoricaphyton chateaupannense preserved in 2D as carbonaceous thin films. B, SEM image of a transverse section of an axis of a specimen of A. chateaupannense preserved in 3D showing the radially aligned tracheids. Credit: Canadian Light Source)

(A, part of a reconstructed 3D block of A. chateaupannense preserved in 3D. B, organic structure of the P-type tracheid cells. Credit: Canadian Light Source)


 화석은 과거 생물의 모습을 알 수 있는 결정적 단서이지만, 살아 있을 때 모습 그대로 남는 건 아닙니다. 화석화 과정에서 본래 있던 유기물은 광물로 대체되기 때문에 대부분 사라진지 오래입니다. 극도로 보존 상태가 좋은 영구 동토의 화석에는 유기물은 물론 DNA까지 보존된 경우도 있지만, 매우 예외적인 경우입니다. 특히 수억 년전 화석이라면 유기물의 흔적이 남아 있을 가능성은 희박합니다. 


 하지만 예외도 있습니다. 비록 본래의 모습과는 거리가 있지만, 석탄의 경우 탄소 이외에 다양한 유기물을 지니고 있습니다. 또 논란의 여지는 있지만 오래된 공룡 화석에서 유기물의 흔적을 보고한 연구들도 있습니다. 캐나다 서스캐처원 대학 (University of Saskatchewan)의 크리스틴 스튤루-데리언 박사 (Dr. Christine Strullu-Derrien)와 그 동료들은 4억년 전 식물 화석에서 유기물의 흔적을 조사했습니다. 


 이 시기는 데본기로 이제 막 육상 식물과 동물이 육지로 상륙하던 시기였습니다. 따라서 현재와 같은 발달된 식물은 없었지만, 이미 이 시기에 나무와 비슷한 형태를 지닌 초기 육상 식물의 화석이 발견되고 있습니다. 연구팀은 2차원은 물론 3차원 구조가 보존된 가장 오래된 식물인 Armoricaphyton chateaupannense를 강력한 싱크로트론으로 분석했습니다. 


 그 결과 연구팀은 식물에서 가장 질긴 섬유질 준 하나인 리그닌(lignin)의 흔적처럼 보이는 유기물을 확인했습니다. 아마도 데본기 초기의 육상 식물은 중력을 이기고 자라기 위해 리그닌 같은 물질을 진화시켰을 것입니다. 그리고 머지 않아 석탄기에 이르면 거대한 크기의 나무들이 지구의 육지를 뒤덥게 됩니다. 그 시작은 이렇게 원시적인 형태의 리그닌이었을 것입니다. 


 아무튼 4억년이나 된 것치고 미세구조까지 이렇게 잘 보존된 걸 보면 상당히 놀랍다는 생각입니다. 


 참고 


 Christine Strullu‐Derrien et al. On the structure and chemistry of fossils of the earliest woody plant, Palaeontology (2019). DOI: 10.1111/pala.12440

건조한 사막에서 물을 모으는 MOFs 시스템




(The latest version of UC Berkeley's water harvester blows ambient air over a cartridge filled with MOF, which is visible inside the plexiglass box. The MOF pulls water from arid air, which is then removed from the MOF by mild heating. The concentrated water vapor is blown out through the tube at right to a condenser. This process produces water for drinking using only solar panels and a battery, even in areas as dry as the Mojave Desert. Credit: Mathieu Prévot, UC Berkeley)


(UC Berkeley graduate student Nikita Hanikel, Grant Glover of the University of South Alabama and UC Berkeley postdoc Mathieu Prévot display the water collected from the water harvester last fall in the Mojave Desert. Credit: Mathieu Prévot, UC Berkeley)


 2017년 UC 버클리의 과학자들은  메탈-유기물 프레임워크 metal-organic frameworks (MOFs) 소재를 이용해서 건조한 사막에서 태양 에너지를 이용해 수증기를 물로 바꾸는 기술을 시연해 보였습니다. 이 연구를 이끈 UC 버클리의 오마르 야기 (UC Berkeley's Omar Yaghi) 교수와 그의 연구팀은 지난 2년의 시간 동안 메탈-유기물 프레임워크 장치의 효율을 크게 끌어올리는데 성공했습니다.   




 새 시스템은 전자레인지와 비슷한 크기에도 하루 7-10리터의 물을 추출해 낼 수 있습니다. 한층 더 실용화에 다가선 것입니다. 2세대 MOFs 시스템은 수증기 흡수 및 물 배출 사이클이 20분 정도로 짧아서 빠른 속도로 물을 얻을 수 있습니다. 무게로 따지면 MOF 1kg이 하루 1리터 이상의 물을 추출할 수 있습니다. 연구팀에 따르면 2세대는 1세대 대비 최대 10배 정도 효율이 향상되었으며 습도가 7%에 불과한 상황에서도 물을 추출할 수 있습니다. 


 이렇게 효율이 향상된 비결은 MOFs 소재를 개선함과 동시에 공기에서 물을 추출하는 시스템을 개선했기 때문입니다. 본래 습도가 40% 이하인 경우 공기 중에서 응결시키기 위해서는 공기를 냉각해 상대습도를 높이거나 물 분자를 흡착할 수 있는 소재가 필요했습니다. 


 연구팀이 이전에 개발한 지르코늄 기반의 MOF-801 소재는 물 분자를 낮은 온도와 습도에서도 응결시키는데 효과적이었지만, 2세대 시스템에서 사용한 알루미늄 소재의 MOF-303의 경우 30%나 많은 물을 응축할 수 있으며 빠르게 배출할 수 있어 효율을 극대화 할 수 있습니다. 여기에 더해 태양광 패널을 이용해 공기를 순환시키는 시스템을 이용해 더 많은 물을 효과적으로 추출할 수 있는 것이 2세대 시스템의 특징입니다. 


 사실 지속적인 연구 개발 없이는 어떤 신기술도 상용화에 근접하기 어렵습니다. MOFs 기반 물 획득 시스템 역시 아직 상용화 단계까지 이르진 않았지만, 분명 수요가 있을 수밖에 없는 기술이고 지속적인 연구 개발이 이뤄지고 있어 앞으로 전망을 밝게 하고 있습니다. 내륙의 물부족 국가는 물론 고농도 염수를 생산하는 기존 해수 담수화 기술의 대안으로 흥미로운 기술이라고 하겠습니다. 


 참고 


Nikita Hanikel et al, Rapid Cycling and Exceptional Yield in a Metal-Organic Framework Water Harvester, ACS Central Science (2019). DOI: 10.1021/acscentsci.9b00745


우주 이야기 958 - 녹은 암석의 비가 내리는 뜨거운 목성


(Schematic of clouds on the night side of a hot Jupiter exoplanet. The underlying atmosphere is over 800 C, hot enough to vaporize rocks. Atmospheric motion from the deep atmosphere or from the hotter dayside bring the rock vapour to cooler regions, where it condenses into clouds, and possibly rains down into the atmosphere below. These clouds of condensed rock block outgoing thermal radiation, making the planet's nightside appear relatively cool from space. Credit: McGill University)


 뜨거운 목성은 모항성에 매우 가까운 궤도를 공전하는 거대 목성형 가스 행성을 말합니다. 관측 기술의 한계로 인해 외계 행성 관측 초기에 집중적으로 관측되기도 했지만, 사실 우주에 그렇게 드물지 않은 형태의 행성으로 생각됩니다. 태양계에서는 볼 수 없는 독특한 형태의 행성이기 때문에 뜨거운 목성형 행성은 과학자들의 주목을 받았습니다. 특히 현재 기술로도 스펙트럼 분석을 통해 여러 가지 정보를 알아낼 수 있어 많은 연구가 이뤄지고 있습니다. 


 맥길 대학의 딜란 키팅(Dylan Keating)과 니콜라스 코원 (Nicolas Cowan) 교수는 스피처 우주 망원경 및 허블 우주 망원경 관측 데이터를 이용해 뜨거운 목성형 행성 12개의 밤 기온을 조사했습니다. 지구와 달처럼 뜨거운 목성형 행성은 대부분 공전 주기와 자전 주기가 일치하는 조석 고정이 일어난 상태입니다. 따라서 한쪽은 영원한 낮이고 반대쪽은 영원한 밤입니다. 


 연구팀은 낮쪽의 온도가 섭씨 1700도 정도이지만, 밤인 부분은 800도 정도로 생각보다 낮다는 사실을 발견했습니다. 이론적 예상보다 낮은 온도에 대해서 연구팀은 규산염(silicates)이나 황화망간 (manganese sulfide)의 응결이 원인일 가능성을 제시했습니다. 쉽게 말해 지구에서 암석에 해당하는 물질이 증발했다가 낮은 온도에서 액체가 되면 열에너지를 흡수해 온도를 더 낮춘다는 이야기입니다. 


 다만 이를 검증하기 위해서는 더 상세한 스펙트럼 데이터가 필요합니다. 이를 위해서는 현재의 스피처 우주 망원경이나 허블 우주 망원경을 뛰어 넘는 성능을 지닌 망원경이 꼭 필요합니다. 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경에 대한 기대가 큰 이유입니다. 


 참고 


 Dylan Keating et al. Uniformly hot nightside temperatures on short-period gas giants, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0859-z




2019년 8월 30일 금요일

우주 이야기 957 - 마침내 최종 조립을 마무리한 제임스 웹 우주 망원경





(The fully assembled James Webb Space Telescope with its sunshield and unitized pallet structures (UPSs) that fold up around the telescope for launch, are seen partially deployed to an open configuration to enable telescope installation.
Credits: NASA/Chris Gunn)


 나사의 제임스 웹 우주 망원경이 마침내 최종 조립을 마무리했습니다.  캘리포니아 레돈도 비치에 있는 노스럽 그루만의 생산 시설에서 조립을 마친 제임스 웹 우주 망원경은 최종 테스트를 마치고 이제 우주로 발사될 준비를 진행할 것입니다. 앞서 몇 차례 소개한 바와 같이 제임스 웹 우주 망원경은 개발 과정에서 여러 가지 어려움을 겪었습니다. 발사가 2021년까지 연기되면서 본래 역대 최고가인 개발비 역시 계속 늘어나 96.6억 달러까지 치솟았습니다. 




 그래도 계획이 취소되지 않은 것은 과학계의 전폭적인 지지가 있었기 때문입니다. 허블 우주 망원경을 뛰어넘는 고성능 우주 망원경 없이는 현재의 관측 한계를 극복하고 우주의 비밀을 풀 수 없다는 현실적인 문제도 있었습니다. 기전에 시도된 적이 없는 독특한 접이식 망원경 구조 때문에 개발비와 개발 시간이 계속 늘어났지만, 여기서 얻은 노하우는 앞으로 발사될 초대형 우주 망원경의 기반이 될 수도 있습니다. 


 100억 달러 짜리 치고는 별로 개성 없어 보이는 외형이지만, 사실 망원경을 작게 접은 상태라서 그렇게 보이는 부분도 있을 것 같습니다. 태양광 차단막을 포함한 본체와 접어서 수납하기 편하게 만든 주경 (primary mirror)의 모습을 보니 오래 전부터 이 망원경에 대한 포스팅을 해왔던 저로써는 감회가 깊은 것 같습니다. 제작에 직접 참여한 과학자들과 엔지니어들은 정말 생각이 남다를 것 같습니다. 


 아무튼 제임스 웹 우주 망원경은 가장 중요한 고비를 남겨두고 있습니다. 그것은 물론 안전하게 발사되어 정상적으로 관측을 시작하는 것입니다. 수년 내로 인류 역사상 가장 비싸고 강력한 망원경이 실제 관측에 들어갈 수 있기를 기대합니다. 




 참고 




홍콩에서 발견된 신종 다모류 (혐짤 주의)



(Chloeia bimaculata, the new fireworm species named by the HKBU team. Credit: Hong Kong Baptist University)


 생물학자들은 아마존이나 아프리카의 오지나 심해에서 한번도 보고된 적이 없는 새로운 생물체를 수없이 찾아냈습니다. 하지만 신종은 머나먼 오지가 어니라 생명체가 존재하는 곳 어디나 존재할 수 있습니다. 생물학자들은 심지어 대도시 환경에 적응한 신종을 보고하기도 했습니다. 사실 수많은 곤충들이 이미 도시 환경에 적응해 나름의 진화를 이룩했습니다. 넓게 보면 집에서 사는 파리, 바퀴벌레 같은 곤충도 그런 경우라고 할 수 있습니다. 




 홍콩 침례 대학교 Hong Kong Baptist University (HKBU)의 과학자들은 홍콩의 얕은 바다에서 신종 다모류를 발견했습니다. Chloeia bimaculata라고 명명된 이 징그러운 벌레는 다모류 (polychaete) 가운데 양목갯지렁이과(Amphinomidae)에 속하며 길이 28-39mm, 너비 7-14mm의 크기를 지니고 있습니다. 얕은 바다에 서식하기 때문에 직접 본다면 기겁하게 생겼지만, 사진을 잘 찍어서 그런지 뭔가 아름답기도 한 그런 모습니다. 


 이 생물은 영어로는 불벌레 (fireworm)이라고 부르는데 온몸에 있는 털 같은 강모에 신경독이 있어 이름처럼 불에 데인 듯한 통증을 유발한다고 합니다. 이 위험한 벌레는 홍콩 서부에 있는 샤프 섬 (Sharp Island, Sai Kung)에서 발견되었는데, 아마도 이 섬에서 수영을 하거나 다이빙을 했던 관광객을 아프게 만들었을지도 모릅니다. 


 아무튼 열대 우림도 아니고 홍콩 근해에서 신종 생물 발견이라고 하니 흥미로운 이야기인 것 같습니다. 물론 실제로 마주치면 독이 있다는 사실을 몰라도 기겁하게 생겼지만 말이죠. 


 참고 


 Zhi Wang et al. Description of A New Species and Re-description of A Species of Fireworms (Annelida: Amphinomidae: Chloeia) from Hong Kong. Zoological Studies, 2019.


우주 이야기 956 - 길쭉한 타원궤도를 공전하는 외계 행성


(This illustration compares the eccentric orbit of HR 5183 b to the more circular orbits of the planets in our own solar system. Credit: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko)


 지구를 포함한 태양계의 행성들은 약간 길쭉한 타원궤도를 공전하고 있습니다. 물론 거의 원형에 가까운 형태지만, 아무튼 모두 태양에서 가장 가까운 위치인 근일점과 가장 먼 위치인 원일점을 오가며 태양 주위를 공전합니다. 아마도 이 점은 외계 행성 역시 예외가 아니겠지만, 이를 실제로 검증하기는 어려웠습니다. 


 칼텍의 대학원생인 사라 블런트 (Sarah Blunt)를 비롯한 연구팀은 목성보다 3배 큰 외계 행성 HR 5183 b을 연구하던 중 이 행성이 태양계 행성에서 볼 수 없는 길쭉한 타원 궤도를 공전한다는 사실을 발견했습니다. HR 5183 b는 태양계로치면 소행성대에서 해왕성 궤도 밖을 오고가는 이심률이 매우 낮은 궤도를 돌고 있는 것입니다. 평균 궤도는 18AU 입니다. 




(동영상) 


 사실 이 외계 행성의 공전 주기는 45-100년 정도로 한 번의 관측을 통해 이런 사실을 알 수는 없습니다. 연구팀은 1990년대부터 진행된 관측 데이터를 종합해 시선 속도 (radial velocity)방법으로 공전궤도를 계산한 결과 이런 결론을 얻었습니다. 이런 독특한 궤도의 원인은 잘 모르지만, 가장 가능성 높은 설명은 인접한 다른 행성의 중력에 의해 궤도가 크게 변하면서 한 행성은 타원 궤도를 돌고 나머지는 튕겨 나갔다는 것입니다. 


 태양계는 우주에 평범한 행성계 중 하나이겠지만, 그렇다고 모든 행성계가 태양계와 비슷한 형태일 이유도 없습니다. 우주의 많은 행성계는 저마다의 사연과 특징을 지니고 있을 것입니다. 과학자들은 최신 관측 기술을 이용해서 앞으로도 그 모습을 새롭게 발견할 것입니다. 



참고 


"Radial Velocity of an Eccentric Jovian World Orbiting at 18AU," Sarah Blunt et al., 2019, Astronomical Journal, 2019. To be available at arxiv.org/list/astro-ph/new .



2019년 8월 29일 목요일

벨 텍스트론 APT 70 드론 자율 비행 성공 - 수직 이착륙 고정익 드론의 대세될까?



(Bell Textron's APT 70 cargo drone has completed its first autonomous test flight, Credit: Bell Textron)


 벨 텍스트론사의 APT 70 화물 수송 드론이 첫 자율 비행 테스트를 완료했습니다. 네 개의 다리 겸 꼬리 날개에 4개의 프로펠러를 지닌 이 화물드론은 고정익기와 수직 이착륙기의 장점을 모두 확보하기 위한 디자인을 가지고 있습니다. 최고 시속은 160km로 생김새 대비 날렵한 편이며 최대 항속거리는 70 파운드 혹은 31.7kg의 화물을 탑재하고 56km 정도입니다. 동력원은 배터리를 사용합니다. APT 70 드론의 또 다른 특징은 빠른 충전을 위해 배터리를 교체할 수 있다는 것입니다. 




(동영상) 


 벨 텍스트론은 2020년부터 이 드론을 상업 서비스에 투입한다는 계획입니다. 생김새는 꽤 그럴듯한데 과연 실제 성능이 어떨지 궁금하네요. 


 참고 


플라밍고처럼 여과 섭식을 한 고대 익룡


(Pterodaustro, pencil drawing, digital coloring. All illustrations on this site are copyrighted to Nobu Tamura. The low resolution versions of the images are licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike (CC BY-SA).)

(The fossil droppings were scanned using synchrotron microtomography. This works in a similar way to a CT-scanner in a hospital but with much stronger x-ray beams, making it possible to image the contents of fossils in three dimensions. The scans revealed many microscopic food remains including foraminifera (small amoeboid protists with external shells), small shells of marine invertebrates and possible remains of polychaete worms. Credit: Qvarnström et al)

(The fossil droppings were scanned using synchrotron microtomography. This works in a similar way to a CT-scanner in a hospital but with much stronger x-ray beams, making it possible to image the contents of fossils in three dimensions. The scans revealed many microscopic food remains including foraminifera (small amoeboid protists with external shells), small shells of marine invertebrates and possible remains of polychaete worms. Credit: Qvarnström et al)


 익룡은 중생대 하늘을 지배한 생물입니다. 비록 당시에도 원시 조류와 비행 능력을 지닌 소형 공룡이 있었던 것으로 보이지만, 역사상 가장 큰 날짐승의 타이틀을 지닌 익룡에 비할 바는 아닐 것입니다. 보통 익룡은 공룡 영화에서 사람을 주식(?)으로 삼고 다큐멘터리에서는 물고기를 주로 먹지만, 오랜 세월 다양하게 적응 방산했던 생물답게 먹고 사는 방식 역시 다양했습니다. 


 흥미로운 사실은 현재의 플라밍고처럼 물을 여과해 작은 먹이를 걸러 먹는 여과 섭식성 익룡도 있었다는 사실입니다. 이 가운데는 마치 수염고래 같은 미세한 여과막을 진화시킨 익룡도 있었습니다. 예를 들어 크테노카스마과 (Ctenochasmatidae)의 익룡들이 그렇습니다. (사진에 예시를 든 프테로다우스트로 Pterodaustro가 그 대표적 사례) 하지만 구체적으로 이들이 무엇을 걸러 먹었는지 알아내기는 어려웠습니다. 


 웁살라 대학과 폴란드 과학 아카데미 (Uppsala University and the Polish Academy of Sciences)의 연구팀은 폴란드 Wierzbica 채석장에서 발견한 1억 5천만년 전의 분석 (Coprolites, 배설물 화석) 화석에서 이에 대한 단서를 발견했습니다. 발자국 화석을 참고하면 이 화석을 만든 주인공은 당시 번성했던 크테노카스마과 익룡으로 생각됩니다. 연구팀은 고해상도 CT 스캔을 통해 익룡이 무엇을 먹었는지 확인할 수 있었습니다.


 이들은 작은 유공충이나 단단한 껍질을 지닌 무척추동물을 즐겨 먹었습니다. 물론 소화되지 않는 껍질이 분변에 더 많이 남는 점도 있겠지만, 아무튼 이들이 현재의 플라밍고처럼 물속에서 작은 먹이를 걸러 먹었다는 점은 분명해 보입니다. 이는 작은 이빨이나 수염 같은 구조물이 여과 섭식 용도로 쓰였다는 사실을 분명하게 확인시켜준 것입니다. 


 이런 사실을 종합하면 중생대의 익룡이 현생 조류와 흡사한 생태적 지위를 지녔음을 짐작할 수 있습니다. 오늘날 하늘이 조류의 차지가 된 것 역시 대멸종의 영향 가운데 하나였을 것입니다. 


 참고 


Martin Qvarnström, Erik Elgh, Krzysztof Owocki, Per E. Ahlberg & Grzegorz Niedzwiedzki (2019). Filter feeding in Late Jurassic pterosaurs supported by coprolite contents. PeerJ. In Press.



세계 최대의 전기차 eDumper




 덤프 트럭은 공사 현장과 광산에서 없어서는 안될 중요한 산업 장비입니다. 하지만 디젤 엔진에서 많은 매연과 온실가스를 배출하기 때문에 환경에 매우 유해한 운송 수단입니다. 특히 광산에서 사용되는 작은 건물 크기 덤프 트럭은 어떻게 보더라도 친환경과는 거리가 멀어 보입니다. 그런데 놀랍게도 이런 대형 트럭을 전기차로 바꾸려는 시도가 있습니다. 배터리의 무게 및 충전 시간을 생각하면 쉬운일이 아닌데도 말이죠. 




 스위스의 쿤 슈웨이츠 Kuhn Schweitz에서 개발한 eDumper(Elektro Dumper)는 자체 중량 45톤의 대형 트럭으로 최대 하중 110톤을 버틸 수 있습니다. 최대 65톤의 광물이나 흙을 실은 상태에서 도로를 주행하기 위해 4.4톤 무게의 600kWh 용량 배터리를 탑재하고 있습니다. 참고로 45톤의 공차중량은 크기를 감안하면 매우 가벼운 것으로 전기 트럭으로 만들기 위해 경량으로 제조한 것입니다. 앞서 소개한 전기 트럭 역시 쿤/코마츠의 작품인데, 이 차량이 기존의 디젤 트럭을 개조한 것이었다면 이번에 등장한 eDumper는 아예 전기 전용 트럭입니다. 하지만 가장 놀라운 부분은 작업 환경에 따라서 충전이 필요 없다는 것입니다. 




(동영상) 




(동영상2) 


 동영상에서 잠깐 설명이 나오지만, eDumper의 한 가지 놀라운 장점은 뛰어난 에너지 회수 능력입니다. 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 있는 회생제동 (regenerative braking) 기능은 자동차를 감속할 때 에너지를 회수하는 장치입니다. 예를 들어 내리막길을 갈 때 브레이크를 밟으면 배터리가 충전되는 것이죠. 그런데 eDumper는 여기서 한 걸음 더 나아가 아예 이 에너지로 운행을 합니다. 


 만약 작업 위치가 최종 목적지보다 더 높은 위치라면 eDumper는 연료를 태우는 대신 배터리를 충전하면서 돌아올 수 있습니다. 화물을 내려놓은 후 다시 가벼운 몸을 올라갈 때는 배터리를 쓰지만 다시 무거운 몸이 된 후 배터리를 충전하면 하루 종일 별도의 충전 없이 트럭을 운행할 수 있는 것이죠. 이 기발한 아이디어는 스위스 베른의 한 작업장에서 성공적으로 입증됐습니다. (동영상 참조) 


 당연히 오염 물질을 내놓지 않는 것은 기본이고 연료비까지 획기적으로 절감할 수 있는 셈입니다. 이런 거대 트럭이 엄청난 연료를 소모한다는 점을 생각하면 경제적으로도 납득할 수 있는 결과물입니다. 물론 트럭 가격이 이런 비용 절감효과를 감당할 만큼 메리트가 있는지는 모르겠지만 기발한 아이디어인 점은 분명합니다. 


 참고 



2019년 8월 28일 수요일

호주 아웃백에서 화성 생명체 탐사 가능성을 시험하는 과학자들



(Scientists with NASA's Mars 2020 mission and the European-Russian ExoMars mission traveled to the Australian Outback to hone their research techniques before their missions launch to the Red Planet in the summer of 2020)


 과학자들은 화성 로버를 테스트할 장소로 주로 사막을 선택했습니다. 모래와 암석 투성이고 건조한 환경이 화성과 비슷하기 때문입니다. 하지만 호주 아웃백은 화성 로버를 개발하는 국가에서 멀었기 때문에 지금까지 테스트가 거의 이뤄지지 않은 지역입니다. 


 지난 주 나사, 유럽 우주국, 로스코스모스(NASA, ESA, and Roscosmos)의 과학자들은 호주 북서부에 있는 필바라 아웃백 (Pilbara Outback)에서 고대 화성에 있었을지도 모르는 생명체의 증거를 찾을 수 있는 방법을 연구했습니다. 호주 대륙의 오래된 지층은 수십 억년 전 원시 지구의 모습을 간직하고 있습니다. 


 나사 제트 추진 연구소의 켄 팔리 (Ken Farley, project scientist for Mars 2020 at the Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, California)가 이끄는 연구팀은 이 가운데 고대 지구에 산소를 공급했던 원시 미생물의 흔적인 스트로마톨라이트를 연구하고자 이 장소를 찾았습니다. 이 암석은 광합성을 통해 산소를 만든 시아노박테리아 생물막의 흔적입니다. 만약 화성에서 같은 암석을 발견한다면 인류 역사상 가장 놀라운 과학적 증거가 될 것입니다. 




(동영상) 


 하지만 그 전에 이와 비슷한 암석을 화성에서 어떻게 발견하고 검증할 것인지 먼저 고민하지 않을 수 없습니다. 우주 과학자들이 호주의 외딴 곳에서 고민을 하는 이유입니다. 간단히 나올 수 있는 답은 아니지만, 고대 화성에 생명체가 있었다면 지구처럼 어떤 형태로든 지층에 흔적을 남겼을 가능성이 큽니다. 가까운 미래에 화성에서도 이와 비슷한 흔적을 발견하기를 기대합니다. 


 참고 


태양계 이야기 764 - 보이저 2호 해왕성 탐사 30주년. 미래 해왕성 탐사는?



(Neptune. Processed image from Voyager 2's narrow-angle camera 16 or 17 of August 1989. Neptune's south pole is at the bottom of the image. Credit: NASA/JPL )

(Voyager 2 image of Triton. NASA / Jet Propulsion Lab / U.S. Geological Survey - http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00317 )


 지금으로부터 30년전인 1989년, 보이저 2호는 당시까지 인류가 도달한 가장 먼 천체인 해왕성에 근접해 해왕성과 그 위성을 상세히 관측하고 그 정보를 지구로 전송했습니다. 보이저 2호가 해왕성에 가장 근접했던 시기는 1989년 8월 25일로 해왕성의 북극에서 4,950km에 불과한 거리를 지나갔습니다.본래는 가장 큰 위성인 트리톤과 해왕성 사이를 지나가면서 해왕성에서 1300km, 트리톤에서 8200km 떨어진 지점에서 더 근접 관측을 하려 했으나 해왕성의 고리 입자에 충돌할 가능성이 있다고 보고 더 안전한 궤도를 수정한 것입니다. 


 30년전 8월에 관측을 마친 보이저 2호는 그 해 10월까지 많은 정보를 지구로 전송했는데, 이를 통해 과학자들은 해왕성의 숨겨진 비밀은 물론 가장 큰 위성인 트리톤의 독특한 지형 등 다양한 정보를 수집했습니다. 지금까지 우리가 보고 있는 해왕성과 트리톤의 근접 촬영 사진은 이 때 찍은 것입니다. 이후 2015년에 뉴호라이즌스가 명왕성을 탐사할 때 까지 보이저 2호의 해왕성 탐사는 인류 역사상 가장 먼 천체를 탐사한 기록으로 남게 됩니다. 


 그후 30년간 과학자들은 지상과 우주 망원경을 통해 해왕성을 관측해 왔습니다. 이를 통해 많은 사실을 발견하기는 했지만, 당연히 근접 관측 결과를 대체할 순 없습니다. 따라서 과학자들은 이전부터 해왕성 탐사를 위한 탐사선 프로젝트를 추진해왔습니다. 해왕성 궤도선 임무 (Neptune Orbiter mission) 및 아르고 (Argo) 탐사선이 그것으로 모두 취소된 상태입니다. 물론 과학자들은 포기하지 않고 다음 임무를 제안하고 있습니다. 


 나사의 트라이던트 (Trident)는 이름처럼 위성 트리톤에 더 초점을 맞춘 탐사선으로 2026년 발사해 2038년 탐사를 목표로 하고 있습니다. 보이저 2호는 트리톤에서 4만km 지점을 통과한 반면 트라이던트는 트리톤에서 500km까지 근접해 트리톤에 있는 것으로 알려진 희박한 대기와 화산 분출을 직접 관측하는 것이 목표입니다. 트리톤의 얼음 화산 속에 생명체의 단서가 있을지는 모르지만, 태양계에서 가장 멀리 떨어진 화산으로 그 연구 가치는 충분할 것입니다. 


 유럽 우주국의 ODINUS (Origins, Dynamics, and Interiors of the Neptunian and Uranian Systems)는 2034년 발사 목표로 독특하게도 두 개의 쌍둥이 궤도선을 발사해 해왕성과 천왕성을 각각 관측하는 프로젝트입니다. 천왕성 탐사선에는 프리가 (Freyja), 해왕성 탐사선에는 프레이야 (Freyja)라는 명칭이 붙어 있습니다. 다만 아직 개념 탐색 단계로 구체적인 계획이 진행된 것은 많지 않습니다. 


 다음번 해왕성 탐사는 빨라도 2030년대 후반이 될 것입니다. 시간은 좀 걸리겠지만, 그래도 언젠가 인류가 다시 해왕성에 직접 탐사선을 보내 그 비밀을 풀어낼 것으로 확신합니다. 


 참고 








식물성 기름에 튀겨도 대장암 위험도는 올라간다



(For their research, food scientists used samples of canola oil in which falafel had been deep-fried. Credit: UMass Amherst)


 튀긴 음식은 맛있기는 하지민, 과도한 섭취는 건강에 해로울 수 있습니다. 메사추세스 대학 애머스트 캠퍼스 (UMass Amherst)의 연구팀 (Jianan Zhang, associate professor Guodong Zhang)은 식물성 기름을 가열하면 구체적으로 어떤 물질이 건강에 해로울 수 있는지 조사했습니다. 


 튀김 음식은 기본적으로 열량이 높기 때문에 비만의 원인이 됩니다. 그리고 많은 경우 맛을 좋게 하기 위해 설탕과 소금을 많이 넣기 때문에 건강에 해로울 수 있습니다. 하지만 과학자들은 그것 이외에도 튀김 음식이 염증을 일으킨다는 사실을 발견했습니다. 이런 만성 염증은 심혈관 질환 및 암의 위험도를 높입니다. 


 연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해 가열한 식물성 기름이 대장 염증을 일으키는 원인을 연구했습니다. 연구팀은 튀김 요리에 흔히 사용되는 카놀라유를 이용해 이를 가열하고 튀겨 사람이 먹는 튀김 요리와 비슷한 사료를 만들어 실험 동물에게 먹이고 염증 반응과 종양 세포에 미치는 영향을 조사했습니다. 


 그 결과 예상했던 대로 가열한 기름과 튀김 음식은 대장 점막에서 염증을 유발하고 암세포의 성장을 촉진했습니다. 연구팀은 이 가운데 불포화지방산가 산화된 극성 화합물 (polar compound)에 주목했습니다. 불포화지방산 자체는 가열하지 않고 먹었을 때 염증을 줄이는 효과가 있는 것으로 알려져 있지만, 이를 고온에서 가열하면 변성이 일어납니다. 연구 결과는 이 극성 화합물이 튀김 음식과 유사한 염증 반응을 일으키는 것으로 나타났습니다. 


 물론 이런 연구 결과가 튀김을 절대 먹지 말아야 한다는 것을 의미하지는 않습니다. 하지만 주식으로 먹는다면 이야기는 달라질 것입니다. 아무리 맛있는 음식이라도 적당히 먹어야 질리지 않고 건강하게, 맛있게 먹을 수 있을 것입니다. 



 참고 



2019년 8월 27일 화요일

뇌와 소화기관 중 하나를 선택한다면?



(The ptarmigan is a small-brained bird that thrives in colder, high latitude regions. A global study in the journal Nature Communications compares more than 2,000 birds and finds that, in highly variable environments, birds tend to have either larger or smaller brains relative to their body size. Credit: Trevor Fristoe)


 인간은 유별나게 큰 뇌를 지니고 있기 때문에 뇌가 클수록 고등하고 영리한 동물이라고 생각합니다. 실제로 복잡한 동물일수록 발달된 두뇌를 지니고 있으며 더 복잡한 행동이 가능합니다. 하지만 큰 뇌는 상당한 댓가를 요구합니다. 다른 장기에 비해 성장에도 많은 시간이 필요하고 산소와 에너지 소비량 역시 큽니다. 따라서 큰 뇌가 반드시 생존에 유리한 것은 아닙니다. 


 새의 경우에도 생활 방식에 따라 전체 체중에서 뇌가 차지하는 비중이 다양합니다. 우리는 보통 새가 머리가 나쁘다고 생각하지만, 까마귀처럼 실제로는 매우 똑똑한 조류도 존재합니다. 비록 우수한 지능이 생존에 큰 도움이 되지만, 새에게 뇌는 특히 더 값비싼 장기입니다. 비행에 상당한 에너지를 투자해야 하는데다 뇌가 클수록 무거워져 추가 비용을 요구하기 때문입니다. 


 워싱턴 대학의 트레버 프리스토 (Trevor Fristoe, formerly a postdoctoral researcher at Washington University)를 비롯한 과학자들은 새의 뇌의 크기를 결정하는 인자를 연구했습니다. 한 가지 흥미로운 사실은 고위도 지역에 사는 새가 뇌가 상대적으로 크다는 점입니다. 거친 환경에서 유연하게 대응하기 위해 뇌가 커진 것으로 해석됩니다. 


 그런데 연구팀은 연기서 한 걸음 더 나아가 고위도 지역에서 사는 새들의 뇌의 크기를 결정하는 요소를 연구했습니다. 예를 들어 알래스카와 캐나다에 서식하는 뇌조 (ptarmigan)의 경우 이름과는 달리 뇌의 크기가 작은 편입니다. 이 새는 많은 식물성 먹이를 먹기 때문에 뇌에 많은 자원을 투자하기 어려운 상황입니다. 연구팀은 뇌조가 흔하지만 소화시키기 어려운 식물성 먹이를 먹게 진화하면서 뇌는 상대적으로 작아졌다고 주장했습니다. 이는 합리적인 선택이라고 할 수 있는데, 널려 있는 먹이를 선택하면 뇌를 많이 쓸 일이 없기 때문입니다. 


 연구팀은 뇌조가 많은 새끼를 낳는 것도 이와 연관이 있는 것으로 해석했습니다. 상대적으로 먹이는 풍부하지만, 대신 낮은 지능으로 높은 사망률을 지니고 있어 알을 많이 낳아 보충한다는 것입니다. 뭔가 가축화하기 적합한 특징 같지만, 이미 닭이나 오리 같은 가축이 있어 굳이 추가로 필요하지는 않을 것 같습니다. 아무튼 뇌조에 대해서 생각하지 못했던 독특한 사실 같습니다. 


 참고 


Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-11757-x




홍수 위험도가 커진 미 동부 해안



(Researchers at Princeton University calculated flood risks for 171 counties across four regions: New England (green), mid-Atlantic (orange), southeast Atlantic (blue), and Gulf of Mexico (red). They found that what used to be considered 100-year floods will occur far more often depending on the location. Credit: Reza Marsooli et al)

(The relative contributions of rising sea levels and changing storms differed according to the area of the country being studied. In northern areas, sea level rise is a major contributor to increased flooding, while changing storm dynamics are relatively more important in southern areas. Credit: Reza Marsooli et al)



 미 동부 해안에서 100년만에 한 번 발생할 수준의 홍수(100-year floods)가 앞으로는 1-30년 마다 발생할 수 있다는 연구 결과가 나왔습니다. 프린스턴 대학의 닝 린 교수 (Ning Lin, associate professor of civil and environmental engineering at Princeton University)가 이끄는 연구팀은 미 동부 해안을 크게 네 개 지역으로 나누고 (뉴잉글랜드, 대서양 중부, 남동 대서양, 멕시코만) 바다에 면한 177개 카운티의 미래 홍수 위험도를 예측했습니다.


 그 결과 뉴잉글랜드 지역의 미래 홍수 위험도는 100년에 한 번 발생할 홍수가 매년 발생할 정도로 높아지는 것으로 나타났습니다. 대서양 남동 해안과 멕시코만에서는 30년에 한 번 정도로 위험도가 증가합니다. 그 이유는 해수면 상승과 더불어 폭풍의 크기 역시 같이 커지기 때문입니다. 뉴잉글랜드 지역의 경우 해수면 상승에 의한 효과가 크고 멕시코만의 경우 기후 변화에 의한 효과가 큰 것으로 나타났습니다. 



 전 세계 해안은 19세기 이후 평균 20cm 정도 상승한 것으로 추정됩니다. 문제는 상승 속도가 점점 빨라지고 있다는 것입니다. 이에 따라 해안 저지대 침수 가능성은 점점 커지고 있습니다. 여기에 태풍의 위력도 점점 강해지면서 해안가 지대의 침수 위험도는 앞으로 더 커질 것입니다. 다행히 한국의 경우 큰 태풍이 빗겨가는 일이 많아지고 있지만, 해수면 상승은 피할 수 없기 때문에 미래 침수 위험도를 고민하지 않을 수 없을 것입니다. 



 참고 


 Reza Marsooli et al, Climate change exacerbates hurricane flood hazards along US Atlantic and Gulf Coasts in spatially varying patterns, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-11755-z

FSP의 FlexATX 규격 파워 서플라이 FlexGuru 250W & 300W





(Credit: FSP)


 파워 서플라이 전문 제조사인 FSP가 FlexATX 규격의 초소형 파워 서플라이인 FlexGuru 시리즈를 출시했습니다. 250/300W의 두 가지 용량으로 150 x 40.5 x 81.5 mm의 작은 크기를 자랑합니다. 효율도 85%/90%로 높은 편이지만, 가격은 아마존 에서 86.99달러와 96.99달러로 결코 저렴하지 않습니다. 미니 PC 등 특수 시장을 노린 제품이지만, 솔직히 너무 비싸다는 생각입니다. 



Model
FSP250-50FGBBI(M)
FSP300-57FCB
Rated Output 
Power
250W
300W
Form Factor
FLEX ATX
FLEX ATX
Input Voltage
100-240V
100-240V
Input Current
4-2A
6-3A
Input Frequency
60-50Hz
60-50Hz
PFC
Active PFC
Active PFC
Efficiency
85%
90%
Dimensions
(L x W x H)
150 x 40.5 x 81.5 mm | 5.9 x 1.59 x 3.2 in
150 x 40.5 x 81.5 mm | 5.9 x 1.59 x 3.2 in
Protection
UVP, OVP, SCP, OPP, OTP
UVP, OVP, SCP, OPP, OTP


 아무튼 앙증맞은 크기 때문에 뭔가 탐나기도 하지만, 정말 필요한 경우가 아니라면 가격을 생각할 때 선뜻 구매하기는 어려운 제품 같습니다. 국내가 10-15만원 정도 예상해 봅니다. 


 참고