단순 생명체를 찾아서 (엔셀라두스)

우리가 목성의 유로파에 주목하는 이유는 무엇보다 그곳에 바다가 존재하기 때문이다. 토성의 엔셀라두스 역시 동일한 이유에서이다. 바다를 주목하는 이유는 물론 물이 생명체 탄생과 서식에 필수불가결한 요소이기 때문이지만, 행성의 물 중에서도 특히 바다가 주목받는 이유는 따로 있어 보인다. 내가 외계인의 지구 방문 증거로써 자주 차용하는 창세기 1장 2절의 내용에서의 '수면 위'도 당연히 바다였으리라 짐작된다. 하지만 이에 대해서는 차후 다시 설명하기로 하고 우선은 토성의 엔셀라두스에 주목해보자. 

목성과 토성의 위성 161개 가운데(목성 79개, 토성 82개) 일찌감치 생명 서식가능 위성으로 점쳐진 건 토성의 타이탄이었다. 타이탄은 발견 연도도 꽤 오래된 위성으로 1610년 갈릴레오, 1655년 호이겐스에 의해 발견되어 관찰돼졌는데, 이유는 무엇보다 그 크기로 인해(수성보다 크고 화성보다는 약간 작다) 구식 천체망원경으로도 식별이 가능했기 때문이었다.(그로부터 20년 후 이탈리아 천문학자 지오반니 카시니는 타이탄보다 작은 위성인 이아페투스, 레아, 테티스, 디오네를 차례로 발견한다)

타이탄이 주목을 받기 시작한 건 1943년 이곳에 질소와 메탄가스가 포함된 대기층이 있다는 것이 밝혀지면서부터였다. 이후 1997년 미국과 유럽의 공동 무인 탐사선인 카시니 호가 발사되어 2005년 1월 14일 호이겐스 호(모선 카시니 호에서 분리된 타이탄 탐사선)가 타이탄 표면에 착륙해 그에 관한 여러 자료를 보내오며 보다 명확해졌다. 

카시니 호 비행 상상도

호이겐스 호의 타이탄 착륙 도해

호이겐스 호가 착륙하며 보내온 사진들

호이겐스 모형도와 타이탄 착륙 후 최초로 보내온 사진

크리스티앙 호이겐스와 타이탄 

호이겐스는 네덜란드의 천문학자로, 빛의 성분이 '입자인가 파동인가'를 놓고 영국의 뉴턴과 싸운 일은 매우 유명하다. 호이겐스는 파동설을 주장했는데, 그 싸움은 지금도 결말이 안 난 상태로 '빛은 입자적 성질과 파동적 성질을 모두 가지고 있다'는 것으로 어중간하게 정리되었다. 참고로 아인슈타인은 1905년 '광양자설'을 발표하여 입자설에 무게를 실었으나 파동설을 지지하는 많은 학자들의 반론을 제압하지는 못하였다. 

그러나 타이탄은 최근 들어 그 관심도를 다른 위성인 엔셀라두스에게 내주었다. 그 가장 큰 이유는 엔셀라두스가 품고 있는 바다 때문으로, 2005년 카시니 호는 다음과 같은 강렬한 이미지의 사진을 지구로 보내왔다. 

카시니 호가 보내온 엔셀라두스 표면 사진  

과학자들은 이 사진을 엔셀라두스의 해저 열 수분이 분출공을 따라 지표로 방출되는 현상으로 이해했다. 그리고 이러한 열 수분이 방출되는 이유를 '엔셀라두스 지각 아래에는 바다나 동굴과 같은 깊은 소금물 저수지가 존재하는데, 주변 위성의 강한 인력으로 인해 생긴 마찰력으로 물이 뜨거워져 높이 솟구치기 때문'이라고 분석했다. 

엔셀라두스의 수증기 분출 도해 

엔셀라두스 표면 사진 다시보기. 차가운 얼음으로 덮힌 표면에 뜨거운 물이 흐른 모습을 여실히 보여준다.

 

지구, 가니메데, 유로파, 엔셀라두스 크기 비교

엔셀라두스는 토성에서 6번째로 큰 위성이나 보다시피 크기가 작아 만일 생물이 있다 해도 다양한 종의 서식은 불가능할 것으로 여겨진다.

아울러 이 분출된 열 수분에는 물, 메탄, 이산화탄소, 암모니아 분자 질소, 일산화탄소, 에틸렌 및 분자 수소 등이 포함돼 있는 것으로 분석되었던 바, 엔셀라두스에 바다가 존재하는 것은 물론이요, 그곳에 생명체가 서식할 가능성까지 점쳐졌다. NASA의 다음과 같은 실험을 통해서였다. 

즉 NASA는 실험실에 엔셀라두스의 심해와 같은 고압의 수면 환경을 조성하고 분출된 물질 속에서의 서식이 가능할만한 3종류의 혐기성 메탄균을 배양하였다. 그리고 그 3종류의 세균 중에서 "Methanothermococcus okinawensis"라는 박테리아의 배양과 번식에 성공하였다.(이 세균은 일본 오키나와 인근 해저 열수 분출공에서 추출한 박테리아로 열에 강한 혐기성 세균으로 알려져 있다)

이 세균에서 무엇보다 주목받은 것은 이산화탄소를 흡수하여 메탄을 방출하는 특성으로서, 엔셀라두스의 해저에서 뿜어져나온 메탄 중에서도 세균이 방출한 메탄이 있을 수 있다는 것이었다.(생명체가 부패될 때 발생하는 메탄가스나 불완전한 소화에서 발생하는 메탄가스, 즉 인간의 방귀 같은 것을 생각하면 이해가 편하다) 앞서 말한 유로파가 단순 생명체의 서식 가능 위성으로 여겨지는 것도 그 지각에서의 수증기 분출이 관찰된 때문인데, 엔셀라두스에서는 그것이 보다 구체적으로 증명된 것이었다.

오키니와 심해의 열 분출궁

 

오키니와 심해에서 채취된 혐기성 메탄균

위 세균의 배양에 성공한 루드 소피 타브너 박사

위 세균의 단백질 구조

위 세균의 배양액

출처: http://thking.tistory.com/1238 [아더킹]

이번 연구를 주도한 비엔나 대학의 미생물 연구자 사이먼 리트만 씨는 "Methanothermococcus okinawensis와 같은 미생물이 다른 행성에 살고있는 가능성이 높다.

출처: http://thking.tistory.com/1238 [아더킹]

또 토성 탐사선 카시니 호가 토성 바깥 E-고리의 얼음 알갱이를 분석한 결과에 따르면 엔셀라두스에서 솟구친 수증기 기둥은 E-고리에 도달해 얼음 알갱이로 변하는 것으로 알려졌다. 그간 베일에 싸였던 토성 고리의 형성 원인도 더불어 밝혀지게 된 것이었다.(물론 원인이 그 하나 뿐만은 아니겠지만)

여담을 하자면, 과거 우리나라의 한 천문학자가 자신이 천문학을 하게 된 동기를, '첫 번째는 토성 고리의 신비로움에 반했기 때문이요, 두 번째는 천재의 학문이기 때문'이라고 했는데, 나는 그 첫번 째 이유로서의 그의 말을 100% 신뢰했다. 토성의 고리에는 정말로 그와 같은 힘이 있다. 

토성의 E-ring과 엔셀라두스(가운데 밝은 흰 점 안의 작은 까만 점이 엔셀라두스로, 박스 안은 그 점을 확대한 것임)

 토성의 E-ring과 엔셀라두스의 위치

토성의 E-ring과 지구

카시니 호가 보내온 사진으로, 사진을 찍은 시기는 2017년 4월 13일, 지구에서 약 14억 km에서 떨어진 거리에서였다.(밝은 점 지구 왼쪽의 보일락말락한 점이 달이다) 

카시니 호가 촬영한 토성 E-ring과 F-ring 사이의 위성 프로메테우스

프로메테우스 확대 사진

토성의 위성에는 이런 것들도 존재한다.

 

토성의 대기권 속으로 진입하는 카시니 호 상상도

2017년 9월 15일 KST 19:20 경, 카시니 호는 13년 간의 맹활약을 뒤로 하고 토성의 대기권 속으로 영원히 사라졌다. 아마도 흔적도 없이 불 타 없어졌을 것이다.(이때 인생도 이와 같았으면 하고 생각하는 사람들이 많았다. 나 역시.....)

이로써 엔셀라두스에 바다가 존재함은 거의 확실해졌다. 그런데 우리가 엔셀라두스의 바다에 주목함은 무엇 때문일까? 아마도 그것은 이 지구에서 바다에서부터 생물이 비롯됐기 때문이리라. 우리 지구의 해양 생물은 지구가 태어난지 약 10억 년 후에 생겨난 반면 육지 생물은 42억 년이 지날 때까지도 나타나지 않았다. 그 시간차를 유명한 아이작 아시모프는 다음과 같이 쉽게 설명한다.(*아시모프에 대해서는 '성서 속의 UFO/여호와라 불린 외계인의 대규모 학살극' 참조) 

 

만약 거주 가능한 행성으로서의 지구 나이 120억 년을 인간의 수명 70년으로 잡으면 해양 생물은 지구가 여섯 살 때 생겼고 육지 생물은 스물 다섯 살 때 나타난 것이 된다. 

이러한 차이는 뭍보다는 물이 생물이 탄생하기 적합한 환경임을 단적으로 말해주는 것이라 할 수 있겠는데, 아시모프는 이후 우리 인간과 같은 육상 생명이 탄생하게 된 과정을 또 다음과 같이 쉽게 설명한다. 

바닷물은 주기적으로 해안을 오르락내리락하며 생명체를 날랐을 것이다. 바닷물은 또 몇 가지 형태의 생물들이 번성할 수 있는 물 웅덩이를 만들었을 것이다. 이 물 웅덩이의 젖은 모래 땅은 생명이 살아 가기에 적당하게 되었을 것이다. 환경에 대한 적응으로 생물채들은 밀물과 밀물 사이의 한정된 기간 동안의 건조기를 견딜 수 있게 되었고, 점점 높은 해안으로 기어 올라와서 마침내 물이 들어오지 않아도 살 수 있게 되었을 것이다. 

그러면서 그는 이와 같은 조류의 원천이 달의 인력에 의한 것임을 의식해서인지 달이 생성되지 않은 시절에도 태양에 의한 조류가 있었을 것이라 말하고 있다.(현재 태양과 달이 만들어지는 조류의 1/3 정도)

말하자면 그도 바닷물 속의 미생물로부터 모든 해상 생물과 육상 생물이 생겨났다는 것을 말하고 싶음이었다. 하지만 그는 여러가지 예시만 늘어놓았을 뿐 바닷속 미생물이 어떻게 생겨났는지에 대한 확실한 말을 하지 않고 있다. 결론은 생물의 '자연발생설'이 옳으냐 틀리냐 인데, 나는 그것이 틀리다고 생각하는 사람이다. 그것은 당연히 '자연발생설'을 증명할 만한 확실한 이론이 이제껏 나타나지 않았기 때문인 바, 다음 장에서는 생물의 '자연발생설'과 '외계유입설'에 대해 훑어보기로  하겠다. 

 

* 사진 및 그림의 출처: Google. jp.