“화성 대기에 산소 존재할 수 있다…물이 있다면”

[한겨레] 미국 연구팀 ‘네이처 지구과학’에 논문

최근 감지된 화성 물과 과염소산염이 근거

대기 중 산소 녹은 지하 저수조 존재 가능

미국 연구팀이 화성에 물이 있다면 대기 중에 기존 예상보다 훨씬 많은 산소가 존재할 수 있다는 연구결과를 내놓았다.

미국 캘리포니아공대(칼텍)와 항공우주국 제트추진연구소(JPL) 공동 연구팀은 “화성에 물이 존재한다면 산소 양이 이론적으로 유산소 생명활동을 할 수 있는 임계값을 훨씬 뛰어넘는 수준일 것으로 계산됐다”고 학술지 <네이처 지구과학> 22일(현지시각)치에 보고했다.

이런 계산은 화성의 거주 가능성에 대한 현재의 견해에 반하는 것이다. 아직 화성에 물이 존재한다는 사실이 확인되지는 않았다. 과학자들은 화성의 대기가 지구보다 약 160배 얇고 거의 이산화탄소로 이뤄져 있다는 것을 고려할 때 설령 화성에 물이 존재하더라도 그것에서 산소가 발생할 것이라는 생각은 무시해왔다.

<네이처 지구과학> 논문의 공저자인 칼텍 지구과학과의 우디 피셔 교수는 “산소는 어떤 환경에서 정주 여부를 결정할 때 핵심이 되는 요소이다. 그러나 화성에는 상대적으로 산소가 희박하다”고 말했다. 논문 주저자인 제트추진연구소의 블라다 스태멘코비치는 “어느 누구도 이론상으로라도 화성에 유산소 호흡에 필요한 용존산소량의 농도가 존재할 것이라고 생각한 적이 없었다”고 했다.

화성에서 물을 발견하는 것은 나사 화성 프로젝트의 주요 목표 중 하나이다. 최근 몇 개월 동안 유러피안 우주선에서 보내온 데이터는 물이 화성 남극 빙하 아래 존재할 수 있음을 보여주고 있다. 또한 염소와 산소의 화합물인 과염소산염의 존재가 화성의 여러 곳에서 감지되고 있다. 이런 근거에서 화성의 물이 고염의 지표하층 저수조에 존재할 수 있다는 가설이 제기되고 있다. 소금은 물의 빙점을 낮춘다. 이것은 화성의 낮은 온도에도 불구하고 과염소산염이 녹아 있는 물이 액체상태로 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 화성의 기온은 적도 지역에서 여름 밤에 섭씨 영하 73도(화씨 영하 100도)까지 떨어진다.

이 가상의 염수는 피셔와 스태멘코비치의 관심을 사로잡았다. 산소는 대기로부터 물에 유입된다. 곧 물과 대기 사이에 평형을 유지하도록 산소가 액체 속에 분산된다. 염수가 화성 지표에 충분히 가까워지면 대기로부터 효과적으로 산소를 흡수할 수 있다.

얼마나 많은 산소가 흡수될지를 알기 위해 피셔 등은 두 가지 작업을 했다. 먼저 산소가 물의 빙점 이하에서 염수에 어떻게 용해되는지를 보여주는 화학 모델을 수립했다. 둘째 2000만년 동안의 화성의 날씨 변화를 조사했다. 2000만년 동안 화성 지축의 기울기가 바뀜에 따라 지역의 날씨에 변화가 생겼다.

용해도 모델과 날씨 모델을 통해 연구팀은 오늘날과 지정학적으로 가까운 과거에 어느 지역이 가장 높은 산소 용해도를 유지하고 있을지를 추산할 수 있었다.

연구팀은 충분히 낮아 대기가 두터운 고도와 산소 같은 가스가 액체 상태로 존재할 정도로 충분히 낮은 온도에서 물 속에 기대 이상의 산소가 존재할 수 있다는 것을 발견했다. 이는 오늘날 지구의 해양에서 유산소 호흡에 필요한 임계치를 몇십 내지 몇백배 넘는 것이다. 더욱이 이들 지역의 위치는 화성 지축의 기울기가 2000만년 동안 변함에 따라 이동해왔다. 이 기간 중 가장 산소용해도가 높은 시기는 최근 500만년 안에 들어 있다.

이런 발견은 화성 프로젝트에서 과거나 현재의 거주 가능 지역을 찾는 로버들에게 가장 적합한 목표지점을 제공할 수 있다고 스태멘코비치는 말했다.

이근영 선임기자 kylee@hani.co.kr

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