외계 생명체 발견? 우리는 외계 생명체에 대해서 어디까지 알고 있나?

우리에게 외계 생명체는 정말 관심을 가질수 밖에 없는 그런 대상입니다.

외계 생명체 탐사는 현대 천문학과 행성과학의 핵심 연구 분야로, 인류가 우주에서 동반자를 발견할 수 있는 가능성을 탐색하는 데 중점을 두고 있습니다.

1970년대 화성 탐사에서 시작된 이 연구는 최근에는 외계 행성 대기 분석과 금성 대기 내 생명 지표 탐색으로 확장되었습니다.

지금부터 외계 생명체에 대해서 최근까지의 연구 성과와 관측 자료를 토대로, 외계 생명체 탐색에 있어 중대한 의미를 지닌 세 가지 사건을 심층적으로 분석하고자 합니다.

 

사이언스 타임즈 기사 갈무리

1. 화성 생명체 탐구: 바이킹 탐사선에서 퍼서비어런스까지

1976년 NASA의 바이킹 1호와 2호 탐사선은 화성 표면에서 최초로 생명체 탐지 실험을 수행하였습니다.

이들 탐사선은 화성 토양 샘플에 방사성 표지된 영양액을 주입하여 미생물의 대사 활동 여부를 간접적으로 측정하는 ‘표지 방출(Labeled Release, LR)’ 실험을 포함한 여러 생물학적 실험을 진행하였습니다.

LR 실험에서는 양성 반응이 관찰되어 화성 토양 내 미생물 존재 가능성을 시사했으나, 동시에 탑재된 가스 크로마토그래프-질량 분석기(GCMS)는 유기물의 검출에 실패하였는데, 이러한 상반된 결과는 화성 생명체 존재 여부에 대한 논쟁을 촉발하였습니다.

 

PhotoJournal site 갈무리 (Nasa)

 

최근 연구에서는 화성 토양 내 과염소산염(perchlorate)과 같은 강력한 산화제가 LR 실험의 양성 반응을 모방할 수 있다는 화학적 설명이 제시되었습니다.

이에 따라 바이킹 탐사선의 결과는 화학적 반응에 의한 위양성 가능성이 높다는 견해가 우세하나, 일부 과학자들은 여전히 미생물 존재 가능성을 배제하지 않고 있습니다.

 

이후 2021년부터 NASA의 퍼서비어런스(Perseverance) 탐사선은 화성 지표면과 암석에서 복잡한 유기분자들을 다수 발견하였습니다.

특히 방향족 탄화수소, 알케인, 티올 화합물 등 다양한 유기화합물이 확인되었으며, 이들은 고대 화성 환경에서 생명체가 존재했을 가능성을 뒷받침하는 간접 증거로 평가되고 있습니다.

퍼서비어런스는 SHERLOC 장비를 활용해 미세 레이저 스캐닝으로 암석 내 유기물 분포를 정밀 분석하고 있으며, 최근 장비 고장 문제를 극복하고 정상 가동 중입니다.

향후 2030년대 예정된 화성 시료 반환 임무(Mars Sample Return, MSR)는 지구에서 더욱 정밀한 분석을 가능하게 하여 화성 생명체 존재 여부에 대한 결정적 증거를 제공할 것으로 기대됩니다.

 

Nasa 홈페이지 갈무리

2. 외계 행성 생명체 서식 환경 분석: 케플러와 제임스 웹 우주망원경의 기여

외계 행성 탐사의 획기적인 발전은 2014년 케플러 우주망원경이 생명 가능 지대(habitable zone) 내에서 지구 크기와 유사한 케플러-186f를 발견하면서 시작되었습니다.

이 행성은 적색왜성 케플러-186을 공전하며, 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 거리에 위치해 있어 생명체 서식 가능성에 대한 관심을 불러일으켰습니다.

 

이후 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 외계 행성 대기 성분 분석에서 혁신적인 성과를 거두고 있습니다.

2022년부터 2025년까지 JWST는 WASP-39b, K2-18b, TRAPPIST-1계 등 여러 외계 행성의 대기에서 물(H₂O), 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄) 등 생명체 존재에 필수적인 분자들을 검출하였습니다.

특히 K2-18b의 대기에서는 수증기와 메탄이 동시에 발견되어, 생명체가 존재할 수 있는 환경임을 시사하는 중요한 증거가 되었습니다.

 

그러나 외계 행성 대기 관측은 공간 및 시간 해상도의 한계로 인해 직접적인 생명체 존재 증거 확보에는 아직 도달하지 못하였습니다.

행성 대기 내 복잡한 화학 반응과 모항성의 자외선 방사 영향 등 다양한 변수가 존재하며, 이를 종합적으로 분석하는 연구가 진행 중으로 향후 JWST의 추가 관측과 차세대 망원경 개발이 외계 행성 생명체 탐색의 새로운 전기를 마련할 것으로 전망됩니다.

 

WEBB 사이트 갈무리

3. 금성 대기 내 포스핀 검출 논란과 생명체 가능성 재조명

2020년 영국 카디프 대학 연구팀은 금성 구름층 대기에서 포스핀(phosphine) 가스를 검출했다고 발표하였습니다.

포스핀은 지구에서 혐기성 미생물이 생성하는 희귀한 가스로, 금성의 극한 환경에서 발견된 점은 생명체 존재 가능성에 대한 새로운 논의를 촉발하였습니다.

금성 표면은 약 475°C의 고온이지만, 약 50km 상공의 구름층은 상대적으로 온화한 환경을 형성하여 미생물이 존재할 수 있는 잠재적 공간으로 평가되고 있습니다.

 

그러나 이후 여러 후속 연구에서는 포스핀 검출 결과가 재현되지 않았거나, 다른 비생물학적 화학 반응에 의해 생성되었을 가능성이 제기되었습니다.

NASA의 성층권 적외선 천문대(SOFIA)는 2021년 금성 대기 관측에서 포스핀 신호를 확인하지 못하였으며, 일부 연구에서는 금성 대기 내 화산 활동이나 광화학 반응이 포스핀 생성의 원인일 수 있다고 분석하였습니다.

 

2023년 연구팀은 금성 대기 하층에서 포스핀 존재 가능성을 다시 제기하며 논쟁이 지속되고 있습니다.

이에 대응하여 NASA와 유럽우주국(ESA)은 2030년대 초 금성 대기 탐사를 위한 DAVINCI와 EnVision 임무를 계획 중이며, 이들 임무는 금성 대기 내 생명체 존재 가능성에 대한 결정적 증거를 확보하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

 

Almaobservatory 사이트 갈무리

 

최근 외계 생명체 탐사는 세 가지 주요 축을 중심으로 진전되고 있습니다.

첫째, 화성 탐사선의 유기물 발견과 시료 반환 임무 준비를 통한 고대 생명체 존재 가능성 탐색, 둘째, 제임스 웹 우주망원경을 통한 외계 행성 대기 분석으로 생명체 서식 환경 평가, 셋째, 금성 대기 내 포스핀 검출 논란을 통한 극한 환경 생명체 가능성 재조명입니다.

 

각 분야에서 축적된 과학적 데이터와 기술적 경험은 향후 우주 생명체 탐사의 방향성을 제시하며, 2030년대 이후에는 보다 직접적이고 결정적인 증거 확보가 가능할 것으로 전망됩니다.

인류가 우주에서 생명체를 발견하는 날은 점차 가까워지고 있으며, 이에 대한 지속적인 연구와 국제적 협력이 필수적입니다.

 

 

Images from the Mars Perseverance Rover - NASA