우주 이야기 210 - 우주 먼지 속에서 물이 생성될 수 있다 ?

 하와이 대학, 로렌스 리버모어 국립 연구소, 로렌스 버클리 국립 연구소, 캘리포니아 대학 (University of Hawaii -- Manoa (UHM) School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), Lawrence Livermore National Laboratory, Lawrence Berkeley National Laboratory, and University of California -- Berkeley) 의 연구자들이 공동으로 행성간 먼지 입자 (interplanetary dust particles  IDPs) 에서 물의 존재를 증명했다고 합니다. 

 행성간 먼지 입자 (IDPs) 들은 혜성이나 소행성에서 나왔거나 혹은 태양계 탄생 초기에 더 큰 천체들을 형성하는데 참여하지 못한 입자들로 현재에도 끊임없이 지구나 혹은 태양계의 다른 천체들에 흡수되고 있습니다. 밀리미터 단위 혹은 마이크로미터 단위의 미세 입자들은 지구에 계속해서 새로운 물질을 공급하고 있는데 이들이 물을 공급할 수도 있다는 주장은 이전부터 있어왔습니다. 

 연구팀은 이러한 먼지 입자들이 태양풍과의 상호 작용으로 물을 생성할 수 있는지를 조사했습니다. 이와 같은 먼지 입자들은 수소 이온이 포함된 태양풍의 흐름에 노출되는데 이 수소 원자핵들은 먼지 내부에 규산염 광물 속의 산소원자와 반응할 수 있습니다. 그 결과 자연적으로 물 원자가 먼지 입자 내부에 형성될 수 있습니다. 

 UHM SOEST 의 연구자인 호프 이쉬 (Hope Ishii) 를 비롯한 연구자들은 이와 같은 먼지에서 같이 발견되는 유기물질과 더불어 물이 같이 존재할 수 있다면 이 입자들이 생명에 필요한 원소들을 끊임없이 지구와 화성으로 유입시킬 수 있다는 데 주목하고 있습니다. 이런 미세 입자들은 낮은 질량 때문에 중력의 영향을 아주 미미하게 받아서 역설적으로 지구 대기에서 다 타서 없어지는  대신 살아남을 수 있기 때문입니다. 마치 아주 미세한 먼지 입자가 바람에 실려 태평양도 건널 수 있는 것과 마찬가지입니다. 

 연구자들은 투과 전자 현미경 (transmission electron microscope) 을 이용해서 먼지 입자 내부에 형성된 아주 작은 물분자들을 발견하는데 성공했습니다. 입자 자체가 작은 만큼 내부에 생성된 물의 양도 얼마 되지 않지만 역시 먼지 입자 내부에 존재할 수 있는 유기물질의 존재와 동시에 생명 탄생의 기초 물질들이 우주에서도 생성 될 수 있다는 데 의의가 있을 것 같습니다. 

(태양풍의 영향으로 내부에 물을 생성한 행성간 먼지 입자들. 이 먼지 입자들은 내부에 물로 채워진 아주 작은 수포들을 가지고 있음 (푸른색)   The surfaces of tiny interplanetary dust particles are space-weathered by the solar wind, causing amorphous rims to form on their surfaces. Hydrogen ions in the solar wind react with oxygen in the rims to form tiny water-filled vesicles (blue). This mechanism of water formation almost certainly occurs in other planetary systems with potential implications for the origin of life throughout the galaxy. Credit: John Bradley, UH SOEST/ LLNL) 

 그러나 실제로 이 미세 먼지들이 가져올 수 있는 물의 양이 어느 정도 되는지에 대해서는 아직 확실치 않다고 합니다. 만약 이렇게 생성된 물의 양이 막대하다면 어쩌면 지구의 바다를 형성하는데도 큰 기여를 했을 수도 있습니다. 다만 지금까지의 연구 결과로는 실제 어느 정도의 물이 공급될 수 있는지 예측하기는 어렵다고 합니다. 이것은 아마도 미래의 연구과제가 될 것으로 보입니다.

 아마도 이 연구에서 주목할 만한 점은 생명의 기초물질인 유기물과 물이 우주에서 같이 존재할 수 있다는 점이 될 것입니다. 그러면 이것이 생명이 지구가 아닌 우주에서 먼저 시작되었다는 증거가 될 수 있을까요. 아마 그렇게 말하는 것은 너무 앞서가는 이야기일 것입니다. 지금 우리가 알아낸 것은 우주 먼지들이 생각보다 복잡한 존재가 될 수 있다는 증거들입니다. 앞으로 이에 대한 연구가 계속되어야 할 것 같습니다. 

 참고 

 Journal Reference:

1. J. P. Bradley, H. A. Ishii, J. J. Gillis-Davis, J. Ciston, M. H. Nielsen, H. A. Bechtel, M. C. Martin. Detection of solar wind-produced water in irradiated rims on silicate minerals. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; DOI:10.1073/pnas.1320115111

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140124161249.htm