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■ 목성 위성‘유로파’갑론을박… 나사,2030년 궤도 도착 목표
“거대한 바다,생명체 생존”
중력영향 암석 - 얼음 지속충돌
마찰열이 얼음 녹여 물 만들어
“엄청난 미생물… 생태계 유지”
해저 암석엔‘방사성원소’존재
화합물로 분해‘에너지원’분출
“얼음 지각에 갇힌 죽은바다”
뜨거운물 분출구멍 해저에 없어
바다 속 에너지·산소 순환 안돼 
“너에게로 까만 밤 모두가 잠이 든 사이 / 너에게로 눈부신 내 꿈을 주고만 싶어 / 너에게로 새벽을 날아서 갈 수 있다면 / 너에게로 달려갈거야.”
가수 HYNN(박혜원)이 지난 2023년 내놓은 노래‘너에게로’의 일부다.이 곡의 부제는‘EUROPA.생명체가 살고 있을 가능성이 가장 높은 목성의 위성 유로파에서 영감을 얻어,어딘가에 있을 영혼의 짝과 꿈속에서 만나는 순간을 그렸다는 설명이다.걸그룹 소녀시대 역시 가까워질 수 없는 사랑의 아픔을 위성에 비유한 노래‘유로파’를 2014년 불렀다.
이처럼 유로파는 지구 외에 태양계 안에서 생명체 존재 가능성이 가장 높은 곳 중 하나로 손꼽힌다.강한 방사선과 극히 낮은 온도 때문에 생명이 살아가기 어려워 보이는 가혹한 환경이지만,두꺼운 얼음층이 방사선을 막아주는 데다 그 아래 열수구가 있는 따뜻한 염수 바다가 있을 것으로 추정됐기 때문이다.그러나 이 같은 가설과 달리 최근 들어선 따뜻한 바다가 없을 것이란 부정론도 만만찮다.
이런 상황에서 유로파의 생명체 존재 가능성을 시사하는 새로운 연구 결과가 발표돼 주목받고 있다.유로파의 암석에서 나온 방사성 원소의 붕괴열이 생태계 유지에 필요한 에너지를 공급할 수 있다는 주장이다.유로파에서 생명체를 찾기 위한 인류의 사절도 이미 우주를 항해 중이다.2024년 발사된 나사(미 항공우주국)의 무인 탐사선‘유로파 클리퍼’는 2030년 목성 궤도 도착을 목표로 날고 있다.과연 인류는 유로파에 존재할지 모르는 미지의 생명체와 언젠가 만날 수 있을까.
◇혹한의 땅,얼음으로 뒤덮여= 목성의 두 번째 갈릴레이 위성 유로파는 생명체 존재 가능성으로 잘 알려져 있지만,막상 그곳은 지구와 비교할 수 없는 혹한의 동토다.태양으로부터 약 7억8000만㎞ 떨어진 탓에 평균 기온이 영하 170도에 달하고,표면은 갈라진 얼음으로 뒤덮인 상태다.그런데도 이곳에서 과학자들이 생명체를 찾는 이유는 액체 상태의 물이 있기 때문이다.1990년대 나사의 갈릴레오 탐사선이 보내온 데이터에 따르면 유로파의 두꺼운 얼음 아래엔 깊이 60∼150㎞에 달하는 거대한 바다가 존재한다.
유로파의 바닷물은 지구의 모든 바닷물보다 약 2배나 많을 것으로 추정된다.어떻게 태양 빛조차 닿지 않는 이곳에 이렇게 큰 바다가 있을까.목성의 중력에 답이 있다.유로파는 타원 궤도를 돌며 목성과 가까워지고 멀어지기를 반복하는데,목성의 중력이 유로파를 잡아당겼다가 놓을 때마다 암석과 얼음이 마찰해‘조석 가열’현상이 발생한다.이렇게 만들어진 막대한 열이 얼음을 녹여 액체 상태의 바다를 유지하는 원리다.
지구의 바다가 생명의 근원이 됐듯,유로파의 바다도 생태계의 요람 역할을 할 수 있다는 것이 과학자들의 추정이다.생명체가 존재하기 위해선 물과 함께 생명 활동을 위한 필수 원소와 에너지원이 갖춰져야 한다.그런데 조석 가열로 달궈진 유로파의 맨틀에서 마그마나 뜨거운 물이 분출되면 황화수소나 메탄 같은 화학 물질이 뿜어져 나오고,유로파의 미생물이 이를 통해 생존할 수 있다.유로파 표면의 얼음도 목성의 강력한 자기장을 받아 산소·과산화수소 등을 생성할 수 있다.표면의 산소가 바다 깊은 곳으로 내려가 수소와 만나면 태양 빛 없이도 생명체가 생존하는 충분한 에너지가 만들어질 수 있다.
◇심해 열수구 과연 있나= 그러나 모든 과학자들이 이런 주장에 동의하는 건 아니다.유로파의 바다가 이미 화학적으로 죽어있는 상태란 반론도 나온다.유로파의 생명체 가설이 성립하려면 지구 심해처럼 해저에 뜨거운 물이 분출되는 열수구가 있어야 하는데,조석 가열이 미미하다면 맨틀이 차갑게 식어버렸을 수도 있다.이렇게 되면 유로파의 바다는 에너지가 순환되면서 생태계에 양분을 공급하는 것이 아니라 그냥 차갑게 고여있는 물웅덩이에 불과하게 된다.
유로파 표면의 산소가 바다 밑으로 내려가지 못할 수도 있다.목성 주변을 도는 탐사선‘주노’의 관측 결과에 따르면 유로파 표면을 뒤덮은 얼음 지각의 두께는 수십㎞에 달한다.산소가 바다로 내려가지 못하고 얼음 지각에 갇혀 있다면,바카라 갤러리해저에서 수소 등 환원제가 만들어진다 한들 이와 만나 화학 반응을 일으킬 산화제가 공급되지 못하는 탓에 생명체가 존재하기 어려워진다.
◇식지 않는‘방사성 에너지’= 이 같은 우려에 대한 반론으로 등장한 새로운 가설이‘방사성 에너지’이론이다.응옥 투안 트루옹 나사 고더드 우주비행센터 연구원의 연구 결과는 지난달 미국 지구물리학회(AGU)에서 발표되고,사이언스 등 국제학술지의 주목을 받았다.이에 따르면 설령 뜨거운 바다가 존재하지 않는다 해도 유로파 해저의 암석에 들어있는 방사성 원소들이 생명체 존재에 충분한 에너지를 만들어낼 수 있다.
유로파 해저 암석의 우라늄(U)·토륨(Th)·칼륨(K) 등 방사성 동위원소는 행성이 식어도 수십억 년간 열과 방사선을 내뿜는다.이들이 붕괴하면서 방출하는 방사선이 주변의 물 분자(H2O)를 때려 수소와 산소 화합물로 분해하면 미생물의 화학적 에너지원이 될 수 있다는 것이 새로운 이론의 핵심이다.연구진에 따르면 이렇게 만들어지는 화학 에너지의 양은‘유로파 바다 전체에 약 1000마리의 대왕고래 무게에 해당하는 미생물 생태계를 유지할 수 있는 수준’으로 파악됐다.
이 이론에 따르면 유로파의 바다가 차갑게 식어 있더라도,암석 자체가 거대한‘핵전지’처럼 작동하며 생명체 유지에 필요한 에너지를 수십억 년간 공급할 수 있다.표면의 산소가 바다 밑으로 내려오지 못하더라도 방사선 분해를 통해 수소와 산화제가 함께 만들어지기 때문에 에너지 순환계가 존재하는 데 문제가 없다.트루옹 연구원은 “유로파의 미생물 생명체가 심해의 열원에 의존하지 않더라도 어디에서나 생존할 수 있을 것”이라고 분석했다.
다만 이번 연구로는 유로파의 생명체 존재 가능성이 이론적으로 확인됐을 뿐,실증적으로 검증된 것은 아니다.직접 확인하는 것은 2024년 발사된 탐사선‘유로파 클리퍼’의 몫이다.유로파 클리퍼는 유로파 표면의 얼음 두께를 재고,표면에서 분출되는 수증기 기둥을 분석해 유기물과 생명체의 징후를 탐색할 예정이다.
