지구 70%를 덮은 물은 어디서 온 것일까

혜성 '비르타넨' 연구로 혜성 기원설 힘 싣는 논문 발표

혜성과 얼음 알갱이, 지구의 바다 합성 이미지 [NASA/SOFIA/L.쿡/L. 프라우드핏 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구는 약 70%가 바다로 덮여있으며 엄청난 양의 물을 갖고 있다. 이 물은 지구가 생명체가 출현해 진화하는 행성이 되게 한 가장 중요한 조건 중 하나로, 과학자들이 외계 생명체를 찾을 때 물의 존재부터 확인하는 것도 이런 연유에서다. 그렇다면 이런 중요한 생명의 물은 대체 어디서 온 것일까.

표준이론에 따르면 지구는 작은 미행성들이 충돌하면서 만들어져 원래부터 물이 많았던 것은 아니라고 한다. 지구 형성 초기에 얼음을 많이 가진 다른 미(微)행성이나 소행성, 혜성으로부터 받았다는 것이 유력한 학설이 돼왔다.

이 중 물의 혜성 기원설에 더 힘을 실어주는 관측이 이뤄져 주목받고 있다.

미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)에 따르면 이 연구소 소속 다렉 리스 박사가 이끄는 연구팀은 지난해 12월 지구에 근접해 지나간 혜성 '비르타넨(46P/Wirtanen)'을 관측한 결과를 과학저널 '천문학 및 천체물리학 회보(Astronomy and Astrophysics Letters)'에 발표했다.

국제우주정거장에서 포착한 지구의 대양 [NASA 제공]

지금까지 생각해온 것보다 더 많은 혜성이 지구의 대양과 같은 물을 갖고 있으며 지구의 바닷물 형성에 더 크게 기여했다는 것이 요지다.

과학자들은 물의 기원을 찾을 때 물 분자(H₂O)의 수소(H) 대비 중수소(D·듀테륨) 비율을 분석하는 방법을 이용해왔다. 물 분자를 구성하는 수소 원자 2개 중 1개가 중성자를 가져 중수소가 될 때가 있는데 D/H 비율을 분석하면 기원이 같은 물인지를 알 수 있었기 때문이다.

이를 토대로 지금까지 10여개 혜성의 D/H 비율을 분석했지만 대체로 지구의 물보다 2~3배가량 높은 것으로 나와 지구 물의 약 10%만 혜성에서 나온 것으로 추정됐다.

리스 박사가 이끄는 연구팀은 보잉 747을 개조해 만든 '성층권 적외선 천문대(SOFIA)'를 이용해 같은 방식으로 비르타넨 혜성의 D/H 비율을 측정해 지구의 바닷물과 같다는 결과를 얻었다.

SOFIA가 포착한 혜성 비르타넨 [NASA/SOFIA 제공]

연구팀은 여기서 더 나아가 이를 다른 혜성의 측정 자료와 비교하는 과정에서 카이퍼벨트에서 온 혜성이든 오르트 구름 혜성이든 D/H 비율과 혜성의 출처는 관련이 없다는 사실을 확인했다. 이 비율은 혜성의 핵을 둘러싼 먼지와 가스인 코마(coma) 안의 얼음 알갱이에서 나온 물과 표면 얼음층에서 나온 물의 비율에 따라 달라져 얼음 알갱이에서 나온 물이 많을수록 D/H 비율이 떨어져 지구 물에 가깝게 되는 것으로 나타났다.

연구팀은 이것이 모든 혜성의 D/H 비율이 지구의 대양과 유사할 수 있으며 지구에 더 많은 양의 물을 가져다줬을 수도 있다는 점을 의미하는 것으로 해석했다.

연구팀은 이번 연구결과가 다른 혜성에서도 똑같이 적용되는지 추가 연구가 필요한 것으로 보고 있다. 이를 확인할 수 있을 만큼 혜성이 지구에 근접하는 것은 2021년 11월께 있을 것으로 예고됐다.

eomns@yna.co.kr



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