우주 이야기 1504 - 외계 행성에서 발견된 광합성 생물의 증거

 (The graph shows the observed transmission spectrum of the habitable zone exoplanet K2-18 b using the JWST MIRI spectrograph. The image behind the graph is an illustration of a hycean planet orbiting a red dwarf star. Credit: A. Smith, N. Madhusudhan (University of Cambridge))

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(Astronomers have detected the most promising signs yet of a possible biosignature outside the solar system, although they remain cautious. Using data from the James Webb Space Telescope (JWST), the astronomers, led by the University of Cambridge, have detected the chemical fingerprints of dimethyl sulfide (DMS) and/or dimethyl disulfide (DMDS), in the atmosphere of the exoplanet K2-18b, which orbits its star in the habitable zone. Credit: A. Smith, N. Madhusudhan (University of Cambridge))

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천문학자들이 외계 생명체에 대한 가장 강력한 증거를 찾아냈습니다. 지구에서 124광년 떨어진 외계 행성 K2-18b는 지구보다 질량은 8.6배, 지름은 2.6배 큰 미니 해왕성형 외계 행성입니다. 이 미니 해왕성은 가스 행성보다는 두꺼운 수소 위주의 대기를 지닌 행성으로 표면은 거대한 바다로 되어 있습니다. 과학자들은 여기에 하이션 (Hycean)이라는 명칭을 붙였습니다.

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2년 전 케임브리지 대학의 니쿠 마드후수드한 (Nikku Madhusudhan, an astronomer at the University of Cambridge)이 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 이 하이션 행성에서 dimethyl sulfide (DMS)의 존재를 의심할 만한 증거을 찾아냈습니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/223210782960

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DMS는 지구에서는 바다에 풍부한 식물성 플랑크톤에서만 나오는 물질이기 때문에 이 발견은 생명체의 가능성을 시사하는 결과로 주목받았습니다. 참고로 외계 행성 K2-18b는 생명체가 존재할 수 있는 온도와 위치를 지닌 행성입니다.

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이후 연구팀은 DMS 존재를 확실히 찾아내기 위해 제임스 웹 우주 망원경의 NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph)와 NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) (둘 다 근적외선 (0.8-5 micron) 파장 관측), 그리고 중적외선 파장을 관측하는 MIRI (Mid-Infrared Instrument, (6-12 micron))을 이용해 16-24시간 동안 장시간 관측했습니다.

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그 결과 상당한 양의 DMS는 물론 역시 식물성 플랑크톤이 만드는 dimethyl disulfide (DMDS)의 존재를 확인할 수 있었습니다. 이번 관측 결과의 정확도는 우연히 이런 결과가 나올 가능성이 0.3% 미만으로 나타났습니다.

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(Strongest hints yet of biological activity outside the solar system)

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괴학자들은 하이션 행성에 생명체가 존재할 경우 DMS의 양이 지구보다 훨씬 높을 것으로 예상한 바 있습니다. 실제로 K2-18b에서 DMS의 농도는 지구의 수천배로 나타났습니다. 이는 생명체의 존재 가능성을 시사하는 지금까지 가장 강력한 증거이지만, 생명체 그 자체를 찾아낸 건 아닌 만큼 앞으로 더 강력한 망원경으로 추가 증거를 찾아내야 할 것입니다.

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멀리 떨어진 외계 행성의 생명체를 입증하는 것은 쉬운 일이 아니겠지만, 과학자들이 언젠가는 해답을 찾아낼 것으로 믿습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-04-astronomers-strongest-life-planet.html

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Nikku Madhusudhan et al, New Constraints on DMS and DMDS in the Atmosphere of K2-18 b from JWST MIRI, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adc1c8

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