그동안 과학자들은 우주망원경을 통해 외계 행성으로부터 산소의 존재를 찾고 있었다.

산소가 존재한다면 또 다른 생명체의 존재를 짐작해 볼 수 있기 때문. 그런데 최근 과학자들이 산소가 없이 수소만으로 구성된 대기 속에서 미생물이 살 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

6일 ‘사이언스 뉴스’는 과학자들이 산소가 없이 수소만으로 이루어진 대기 속에서 미생물이 살 수 있다는 사실을 발견했다고 보도했다. 이는 우주 속에서 산소 외에도 수소를 통해 생명체가 살 수 있다는 사실을 말해주는 것이다.

대장균‧이스트, 수소 속에서 생존해

연구를 진행한 곳은 그동안 다른 행성에서 생명체가 살 수 있는지 프로젝트를 진행해온 미국 MIT 연구진이다.

이번 연구를 이끈 사라 시거(Sara Seager) 교수는 “실험을 통해 수소만으로 미생물이 살 수 있다는 사실을 밝혀냈다.”며, “다른 우주 안에서 생명체의 존재를 찾고 있던 과학자들에게 생명체가 살 수 있는 환경의 범위를 대폭 확대할 수 있을 것으로 보인다.”고 말했다.

연구진은 실험을 위해 단세포 생물인 이스트(yeast)와 대장균(E. coli)을 선택했다. 미생물을 부양할 수 있는 영양액(nutrient broth)과 함께 이들 미생물을 6개 세트로 분류한 병들 안에 각각 다른 기체를 주입했다.

병안에 주입한 가스는 순수한 수소와 순수한 헬륨가스, 질소 80%와 이산화탄소 20%의 혼합가스, 그리고 지구 대기에서 채취한 가스 등이다.

그리고 일정 시간이 지난 후 병안에 있는 미생물들을 관찰한 결과 그 안에서 우주과학자들 사이에 ‘생명체 흔적(biosignatures)’으로 알려진 가스들이 다수 분출되고 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

이번 연구 결과는 영양 성분이 보충된다면 수소만으로 생명체가 살아갈 수 있음을 말해주는 것이다.

연구 논문은 국제학술지 ‘네이처 아스트로노미(Nature Astronomy)’ 4일 자에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Laboratory studies on the viability of life in H2-dominated exoplanet atmospheres’이다.

그동안 우주 속 다른 생명체의 존재 여부를 알아내기 위해 과학자들은 산소의 흔적을 찾고 있었다. 내년에 발사될 차세대 ‘제임스 웹 우주망원경(JWST)’에도 산소의 흔적을 찾기 위한 장치가 설치되고 있는 중이다.

그러나 이번 연구 결과는 혹시 있을지 모르는 우주 생명체의 범위를 대폭 확대하는 것이다. 수소를 통해 생명체가 존재할 수 있다면 우주 속의 수소 흔적을 통해 또 다른 생명체의 가능성을 유추해나갈 수 있다.

제임스 웹 우주망원경으로 관측 예정

그동안 우주 생명체를 연구하던 과학자들은 수소에 관심을 갖고 다양한 연구를 진행해왔다.

수소를 통해 생명체가 존재할 수 있다는 가능성 때문이다. 워싱톤 대학의 존 배로스(John Baross) 교수가 그중의 하나다.

배로스 교수는 연구를 통해 수소만으로는 생명체가 살아갈 수 없으며, 이를 보완할 물질이 필요하다는 사실을 발견했다. 이 물질이 MIT 연구에서 수소‧헬륨가스와 함께 주입한 영양액(nutrient broth)이다.

이 영양액은 화학성분을 바위로 변화시키는 물질로 지구를 비롯한 행성 생성 과정에서 중요한 역할을 하는 물질이다. 과학자들은 이 물질이 바닷물 속에 포함돼 있어 지구 표면을 덮고 있는 대규모 암반층을 형성하는데 핵심적인 역할을 했다고 보고 있다.

그리고 MIT 연구진이 이번 실험을 통해 이스트, 대장균과 같은 단세포 세균들이 수소 안에서 영양액과 함께 생존할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 이번 연구 결과는 향후 우주 생명체 연구에 범위를 확대하는 분기점이 될 것으로 보인다.

그동안 우주생명체를 연구하는 과학자들은 지구보다 작은 크기의 외계행성들이 어떻게 형성됐으며, 수소를 중심으로 대기를 형성했는지 깊은 관심을 갖고 연구를 진행해왔다.

과학자들은 그 이유로 표면을 뒤덮은 암반을 주목해왔다. 암반으로부터 수소와 헬륨 가스가 생성되고 있다고 보고, 외계행성 탐사를 통해 그 흔적을 찾고 있었다. 내년에 발사할 ‘제임스 웹 우주망원경(JWST)’에도 관련 장비가 설치되고 있는 중이다.

향후 JWST를 통해 암반 표면에서 가스를 뿜어내는 있는 장면이 포착될 경우 이들 과학자들의 가설을 증명하게 된다.

이론이 없는 것은 아니다. 수소는 매우 가벼운 물질인 만큼 지구를 비롯한 행성 표면으로부터 멀리 떨어져 있어 생명체에 어느 정도 영향을 줄 수 있을지 일부 과학자들을 통해 의문이 제기되고 있다.

그러나 대장균과 이스트가 산소 없이 수소만으로 생존할 수 있다는 사실은 외계행성의 수소를 중심으로 한 대기권에서 또 다른 생명체가 살 수 있다는 것을 말해주는 것이다.

MIT의 다니엘 콜(Daniel Koll) 교수는 “지구 상황에서 수소가 생명체를 살아있게 한다면 다른 외계행성에서도 같은 일이 벌어질 수 있다.”며 이번 연구 결과가 향후 생명체 연구에 큰 영향을 미칠 수 있을 것으로 예상했다.