[과학] - 금성에 생명체 증거, 최근 '포스핀' 발견

 

◇ 하루가 1년보다 더 긴 '샛별'

 

 

금성은 황산비 내리는 섭씨 460도 '고열 지옥'
혐기성 생물서 내뿜는 '포스핀' 확인했으나 

생명체 존재는 미확인 ...

태양계에는 행성이 8개 있다. 

 

태양에서 가까운 것부터 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이다. 

이 가운데 금성은 맨눈으로도 쉽게 발견할 수 있다. 

 

 

어스름 새벽 동쪽 하늘에 낮게 뜬 밝은 별처럼 보이는 게 금성으로 그 모습이 아주 또렷하고 밝아서 '샛별'이라 불렀는데, 하늘에 있는 천체 중 태양, 달 다음으로 밝다. 

색깔도 노란색으로 아주 예뻐서 서양에서는 금성을 가리켜 아름다움과 사랑의 여신 '비너스(Venus)' 라고 이름 붙혔다.

금성은 스스로 도는 자전 주기가 243일이고 태양 주위를 도는 공전 주기가 225일이다.  

지구의 자전 주기가 1일(24시간), 공전 주기가 365일인 것과 비교하면 차이가 분명하다. 

즉, 자전이 공전보다 느린 것이며, 금성의 하루는 1년보다 길고 금성의 자전 방향은 지구와 정반대라서 해가 서쪽에서 뜨고 동쪽으로 진다.

 

 

 

 

◇  고압·고온의 가혹한 땅, 금성


  20세기 중반만 해도 많은 사람들은 금성에 많은 관심을 가졌다. 

  흑체 복사(물질이 내뿜는 복사열) 온도를 계산했을 때 금성의 표면 온도가 섭씨 27도이므로 생명체가 살 만한 곳이라고 예상했었다.

  지구의 흑체 복사 온도가 영하 18도인데 온실효과 때문에 지금의 기온(평균 15도)을 유지하고 있으니, 금성의 표면 온도도 지구보다 수십 도 정도 높을 것이라 생각한 것이다.

 

 

  그래서 인류는 우주 개발 초기부터 계속 금성을 탐사했다. 

  1960년대부터 소련과 미국이 금성에 탐사선을 여러 번 보냈는데, 1961년 구-소련은 금성 탐사선 베네라 1호를 발사하지만 실패했고, 다시 1962년 12월 14일 금성에 처음으로 근접 비행한 미국 탐사선 매리너 2호가 측정한 금성의 표면 온도는 무려 460도에 달했다.

  1966년 소련의 베네라 3호는 금성 표면에 충돌해, 최초로 다른 행성의 표면에 도달한 탐사선이 됐으며, 소련은 다시 1967년 베네라 4호를 보냈고 금성 대기 속으로 하강하면서 금성 대기 대부분이 이산화탄소임을 밝혀냈지만, 금성 대기권에 들어간 뒤 엄청난 대기압을 견디지 못하고 폭발했다. 

  같은 해 금성을 지나간 매리너 5호가 측정한 결과 금성의 대기압은 지구의 90배에 달하는 것으로 조사됐다.  1970년 12월 금성에 사상 최초로 연착륙에 성공한 베네라 7호는 겨우 23분간 간신히 자료를 수집했다.

 

 

 (사진) 익스프레스 탐사선  

  이후 미국의 마젤란 탐사선은 1990~1994년 금성 표면의 98%를 레이더로 관측, 지도를 작성했으며, 최근에는 유럽 우주국(ESA)의 비너스 익스프레스가 2006년 금성 궤도에 진입해 금성 대기와 지표의 특성을 조사했다.  (비너스 익스프레스는 2014년 임무 마침.) 

  현재 금성 궤도를 도는 우주선은 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 아카츠키 호가 있으며, 이 일본 탐사선은 2015년 12월에 금성 궤도에 진입하는데 성공했다.

 

 

사진> 일본의 금성 탐사선 아카츠키. 2015년 말 금성 궤도에 진입./JAXA


  여러번에 걸친 탐사 끝에, 금성 대기의 대부분(96%)은 이산화탄소였음이 밝혀졌다. 

  이것이 지구의 90배에 달하는 무시무시한 압력으로 땅을 짓누르고 있는 것이며 또 지표면 온도가 450~460도에 달하는 초열 지옥 환경임이 밝혀진 것이다. 

  공기가 활발한 대류를 일으키는 '대류권'도 지표면에서 80㎞까지(지구는 10㎞) 존재하기 때문에 평균 풍속만 초속 360m가 넘으며 구름은 고농축 황산으로 이뤄져 있어서 황산비가 내린다.

  이런 가혹한 환경 때문에 최근 30년가량은 금성 탐사 대신 화성 탐사가 더 활발하게 이뤄졌다. 

  화성은 한 번 보낸 탐사선이 수년간 많은 활동을 할 수 있는데 반해, 금성은 탐사선이 며칠을 버티는 것이 고작이었기 때문에 아무래도 수지가 맞지 않았던 탓이다.

사진) 금성 대기 중의 인화수소(상자 속) 상상도.

인화수소는 인 원자(주황색) 하나와 수소 원자(회색) 3개가 결합한 물질./SETI연구소

 

◇ 생명체의 증거, 포스핀 발견


   하지만 2020년 9월, 세계적인 학술지인 네이처 천문학 저널에 흥미로운 연구 결과가 실렸다.  영국 카디프대 연구팀이 금성 대기에서 생명체의 존재를 증명하는 '포스핀(phosphine·PH3)' 가스를 발견했다고 발표했다. 

   지금까지 과학계에서는 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 행성으로 화성을 꼽아왔지만, 금성에도 관심을 기울여야 한다는 목소리가 점차 커지고 있다.

  금성에 생명체가 존재한다는 증거가 포착된 것은 구름에서 미생물이 만든 물질이 포착된 것 때문인데, 과학자들은 혹독한 환경의 표면과 달리 구름이라면 금성 생명체가 존재할 가능성이 크다고 본 것이다.

 영국 카디프대의 제인 그리브스 교수가 이끄는 국제 공동 연구진은 국제 학술지 ‘네이처 천문학’에 “하와이의 제임스 클러크 맥스웰 전파망원경과 칠레 아타카마 대형 밀리미터 집합체 전파망원경으로 금성의 표면 50~60km 상공 대기에서 인화수소를 포착했다” 고 밝혔다.

 인화수소는 인 원자 하나와 수소 원자 3개가 결합한 물질로 지구 실험실에서 합성하거나 늪처럼 산소가 희박한 곳에 사는 미생물이 만든다.  연구진은 금성에서도 구름에 있는 미생물이 인화수소를 생성했을 수 있다고 밝힌 것이다.

  미국 애리조나 행성과학연구소의 데이비드 그린스푼 박사는 “인화수소가 금방 분해된다는 점에서 공급원이 있어야 한다" 고 말했다.  이것은 금성 대기에서 인화수소가 어디서 계속 생성돼 보충 된다는 의미로 해석할 수 있다.

 

 

 

 /그래픽=안병현, 금성 - Venus ▲ /그래픽=안병현 



◇ 구름은 표면보다 생명체 살기 적합


  과학자들은 금성 표면은 납도 녹일 만큼 뜨겁지만, 높은 대기에서는 강산성을 견딜 수 있는 미생물이 떠다닐 수도 있는 것으로 예견해 왔으며, 포스핀이 이런 미생물의 존재를 입증하는 것일 수 있는 것으로 받아들이고 있다.

  연구진은 이번에 금성 표면 53km 상공의 구름에서 공기 분자 10억 개 중에서 20개 정도의 인화수소를 포착했는데, 엄청 적어 보이지만, 산성 용액으로 가득한 금성의 구름에서 그 정도라면 적지 않는 양이라고 연구진은 밝혔다.

  게다가 인화수소이 16분이면 모두 분해된다는 점에서 이 정도 양이 계속 관측됐다는 것은 구름에서 인화수소가 계속 보충 된다는 것을 의미한다.

  인화수소는 생명체 외에 거대 행성의 심층부에도 존재한다. 하지만 금성에는 그런 환경이 없다고 연구진은 밝혔으며, 이밖에 소행성이 충돌하거나 화산 활동에 의해서 생성될 가능성도 있지만 연구진은 그런 과정에서 이번 관측에서 나온 양의 인화수소가 나오기 어렵다고 밝혔다.

  포스핀은 산소가 없는 곳에서 서식하는 혐기성 미생물이 유기물을 분해하면서 배출하거나 산업생산 과정에서 만들어진다.

  연구진의 일원인 미국 MIT의 클라라 수사-실바 박사는 영국 뉴사이언티스트 인터뷰에서 “인화수소를 만들 수 있는 모든 과정을 고려했지만, 어느 경우도 우리가 관측한 양 만큼은 생성할 수 없다는 결론을 내렸다”고 말했다.

  아무튼 금성 대기에서 포스핀이 발견됐다는 소식은 극단적인 고온·고압 환경에서 우리가 알지 못하는 화학 작용이 일어났거나, 대기 중에 어떤 미생물이 존재한다는 것을 의미한다. 

  저서 '코스모스'로 유명한 미국의 천문학자 칼 세이건이 금성 대기 속을 떠다니는 부유 생명체에 대해 상상한 적이 있는데, 그런 것이 정말 존재할 가능성이 펼쳐진 것이다.

  포스핀이 검출된 금성의 상층 대기는 지표면에 비해서 기압과 기온이 낮다. 금성 대기 중 상층부는 온도가 30도밖에 안 되지만 산도가 믿을 수 없을 정도로 높아 미생물이 생존할 수 있을지에 관해서는 근본적인 의문을 던져주고 있다.

  따라서 평생 땅을 밟지 않고 하늘에 둥둥 떠다니는 형태의 생명체를 상상해 볼 수도 있다.

   물론 포스핀이 존재한다고 해서 생명체가 존재한다고 100% 확신할 수 없다는 이견도 있다.  그러므로 이제는 화성뿐 아니라 금성에도 탐사선을 다시 보내, 실제 생명체의 존재를 제대로 확인해 볼 필요성이 있다 란 주장이 속속 불거져 나오고 있다. 

  화성과 금성, 어디에서 생명의 흔적이 먼저 발견될 것인지 자뭇 궁금해 진다.

 

 

 

◇  금성 탐사 계획의 전망과 의미 

 

 

 (사진) 시각화된 LLISSE 탐사선.

LLISSE호는 2023년 발사가 예정돼 있으며, 금성 표면에서 살아남을 수 있다.

 

 

 2019년 NASA의 디스커버리 프로그램에 제안된 태양계 미션 중 5개는 다음 개발단계에 진입했으며, 2021년 발사가 예정된 1개의 미션은 최후를 향해 나아가고 있다. 

 한편, LLISSE 탐사선은 금성으로 떠날 가능성이 있는데, 다른 미션으로 인해 2023년까지 준비되길 희망하고 있다고 한다. 

 천문학자들이 외계행성 대기에 관한 정보를 더 많이 얻게 되면, 과학자들은 이를 모항성(태양)으로부터의 거리 측정값과 결합해 그 행성에 얼마나 거주 가능한지 더 잘 예측할 수 있을 것이다.  왜냐하면 지구와 금성이 보여주듯 거리가 전부는 아니기 때문이다. 

 아벨멘데즈 교수는 “금성 같은 대기를 가진 행성이라 할지라도 인간 생명체가 살기엔 너무 뜨거울 것”이라고 말한다. 

 우주에 얼마나 많은 금성이 있는지, 그리고 왜 그렇게 가까이에 있는 두 행성이 이렇게 엄청나게 다른 운명을 가질 수 있는지에 대한 결정적인 해답을 얻기까진 꽤 시간이 걸릴지도 모른다. 

 하지만 전 세계 천문학자들의 시선이 마침내 우리와 가장 가까운 쌍둥이 별 금성에서 해답을 찾으려고 하고 있다.

 향후 가속화된 금성 탐사 미션을 통해 우리 인류가 얻을 수 있는 것은 이 행성이 어떻게 생명체가 살 수 있게 됐는지를 퉁해, 우주 다른 곳에 있을지 모를 생명체 탐사를 수월하게 이끌어 줄지도 모를 결정적인 단서를 제공받을 것으로 보이며, 게다가 500도에 가까운 초-고온과 90기압이라는 엄청난 초-고압을 견딜 수 있는 각종 우주 장비와 설비 기술 일체와 기기 보호를 위한 초-고효율 냉각 기술 그리고 이산화탄소 중첩을 통한 대기 온실효과에 관한 많은 자료들을 부가적으로 얻을 수 있을 것으로 전망된다.


  사진 참조 사이트 : 

  BBC사이언스 :  www.bbcscience.kr



[포스핀(phosphine)]

인(P) 하나에 수소(H) 세 개가 붙어 있는 형태의 화합물. 

인의 수소화물이나, 유기 화합물도 포스핀이라 총칭하는데,그 중 PH3 을 화학식으로 사용하는 인화수소가 가장 잘 알려져 있어 인화수소(PH3)를 주로 포스핀이라고 부르기도 한다.
 
PH3 로 표기하며 산소가 희박한 곳에 서식하는 미생물이 유기 물질을 분해하는 과정에서 생성하며, 썩은 고기 냄새 같은 악취가 난다.

 

. 우리가 반드시 다시 봐야 할 중요한 단서 
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