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태양계 이야기 1098 - 유로파와 엔셀라두스에서 아미노산 찾기

 


(Dramatic plumes, both large and small, spray water ice and vapor from many locations along the famed "tiger stripes" near the south pole of Saturn's moon Enceladus. Credit: NASA/JPL/Space Science Institute)

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(This image shows experiment samples loaded in the specially designed dewar which will be filled with liquid nitrogen shortly after and placed under gamma radiation. Notice that the flame-sealed test tubes are wrapped in cotton fabric to keep them together because test tubes become buoyant in liquid nitrogen and start floating around in the dewar, interfering with the proper radiation exposure. Credit: Candace Davison)

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목성의 위성인 유로파와 토성의 위성인 엔셀라두스는 얼음 지각 아래 바다의 존재가 강하게 의심되고 있습니다. 하지만 둘 다 모두 수십km 두께의 얼음 지각을 지닌 것으로 보이기 때문에 현재 기술로 이를 뚫고 들어가 내부를 탐사하기는 어려울 것으로 예상됩니다.

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다행한 부분은 이 두 위성이 수증기와 얼음의 간헐천을 내뿜는다는 것입니다. 내부의 마찰열에 의해 얼음이 녹아 바다를 이루고 있다는 결정적인 증거로 마치 지각 아래 마그마를 분출한는 지구의 화산처럼 얼음 지각 아래 물을 분출하는 것입니다.

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따라서 운이 좋다면 이 분출한 수증기와 얼음 입자에서 생명의 흔적을 찾을 수 있습니다. 하지만 충분한 양의 샘플을 얻기 위해서는 빠른 속도로 분출된 수증기를 통과하는 탐사선만으로 부족하고 결국은 지상에 착륙해 샘플을 확보할 필요가 있습니다.

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나사 고다드 우주 비행 센터의 알렉산더 파블로프 (Alexander Pavlov of NASA's Goddard Space Flight Center)가 이끄늣 연구팀은 탐사선을 내려보낼 경우 생명체의 흔적인 아미노산을 찾을 수 있을지 검증했습니다.

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유로파와 엔셀라두스의 표면은 생명체가 살 수 없는 극저온 환경으로 강력한 방사선이 내려쬐는 상황입니다. 사실 극저온 환경은 혹시 있을지 모르는 미생물이나 단백질, 아미노산을 보존하기 때문에 괜찮을 수 있습니다. 진짜 문제는 유기물을 파괴하는 강력한 방서선입니다.

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연구팀은 영하 196도의 모의 환경에서 다양한 강도의 방서선을 조사해 아미노산이 버틸 수 있는지 검증했습니다. 물론 아미노산은 무생물적 과정으로도 생길 수 있기 때문에 비교를 위해 박테리아 유래 아미노산도 넣었습니다. 그리고 운석 충돌에 의해 얼음에 이물질이 섞이는 경우도 감안해 규산염 입자를 섞은 샘플도 준비했습니다. (사진 참조)

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연구 결과 생물 유래 아미노산은 방사선에 더 잘 견디는 반면 규산염이 섞인 샘플은 더 빨리 분해되는 것으로 나타났습니다. 따라서 착륙 위치를 선정할 때 간헐천에서 나온 물질이 쌓여 있지만, 운석 충돌이 잦은 지역은 피해야 할 것으로 보입니다.

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더 흥미로운 대목은 아미노산이 생각보다 얕은 깊이에서도 살아남을 수 있다는 것입니다. 10%의 아미노산이 살아남을 가능성을 기준으로 유로파의 경우 20cm 정도만 얼음을 파내면 되고 엔셀라두스는 더 얇은 수mm의 얼음만 제거하면 아미노산의 흔적을 찾을 수 있는 것으로 나타났습니다. 엔셀라두스의 경우 간헐천 분출이 훨씬 많기 때문에 더 많은 유기물이 쌓일 수 있습니다.

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물론 이 연구가 실제로 유로파와 엔셀라두스 표면에서 아미노산을 쉽게 검출할 수 있다는 점을 장담하진 못하겠지만, 가능성을 보여줬다는 데서 흥미로운 이야기가 아닐 수 없습니다. 유로파와 엔셀라두스 표면에 착륙할 탐사선에 대해서 이제부터 진지한 계획을 세워야 할 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-07-signatures-life-survive-surfaces-moons.html

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Alexander A. Pavlov et al, Radiolytic Effects on Biological and Abiotic Amino Acids in Shallow Subsurface Ices on Europa and Enceladus, Astrobiology (2024). DOI: 10.1089/ast.2023.0120

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