새로운 발견, 고대 화성에 지구와 유사한 환경 존재 가능성 시사

화성 Gale 분화구에서 발견된 망간 농집 사암층

• NASA의 Curiosity 로버는 화성 Gale 분화구에서 미생물 생명체를 지탱할 수 있는 환경에 대한 증거를 계속 찾고 있음
• 로버에 탑재된 ChemCam 장비를 이용한 연구팀이 Gale 분화구 내 호수 바닥 암석에서 평소보다 높은 농도의 망간을 발견함
  • 이는 퇴적물이 고대 호수의 강, 삼각주 또는 해안가에서 형성되었음을 시사함
  • Journal of Geophysical Research: Planets 저널에 연구 결과 게재됨

화성 표면에서 망간 산화물 형성의 어려움

• 연구를 주도한 로스앨러모스 국립연구소의 Patrick Gasda는 화성 표면에서 망간 산화물이 형성되기 어렵기 때문에 해안가 퇴적물에서 이렇게 높은 농도로 발견될 것으로 예상하지 않았다고 설명함
  • 지구에서는 광합성 생명체가 만들어내는 높은 대기 중 산소 농도와 망간 산화 반응을 촉진시키는 미생물 때문에 이런 종류의 퇴적물이 흔히 발생함
• 화성에는 생명체의 증거가 없고, 고대 대기에서 산소를 생성하는 메커니즘이 불분명하기 때문에 망간 산화물이 어떻게 형성되고 농축되었는지가 수수께끼임
  • 이번 발견은 화성 대기나 지표수에서 더 큰 규모의 과정이 일어났음을 시사하며, 화성에서의 산화 작용을 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요함을 보여줌

망간이 풍부한 사암층의 형성 과정

• 연구팀은 호수 해안이나 삼각주 어귀의 모래를 통해 지하수가 스며드는 것과 같이 망간이 이 모래에 어떻게 농축되었는지, 그리고 어떤 산화제가 암석 내 망간의 침전에 영향을 미쳤을지 조사함
  • 지구에서는 대기 중 산소로 인해 망간이 풍부해지며, 이 과정은 미생물에 의해 가속화되는 경우가 많음
  • 미생물은 망간의 다양한 산화 상태를 에너지 대사에 이용할 수 있음
  • 고대 화성에 생명체가 존재했다면 호숫가 암석의 망간 함량 증가는 생명체에게 도움이 되는 에너지원이 되었을 것임

화성 Gale 분화구의 고대 호수 환경

• ChemCam 장비의 책임자인 Nina Lanza는 이 고대 암석이 보여주는 Gale 호수 환경이 오늘날 지구의 장소와 놀라울 정도로 유사한 서식 가능한 환경을 엿볼 수 있게 해준다고 설명함
  • 망간 광물은 지구 호숫가의 얕고 산소가 많은 물에서 흔히 발견되며, 고대 화성에서 이런 유사한 특징을 발견하는 것은 주목할 만함
• 이번 연구 결과는 Journal of Geophysical Research: Planets 저널에 게재되었으며, 연구비는 NASA 제트추진연구소가 지원함

GN⁺의 의견

• 이번 연구 결과는 고대 화성에 지구와 유사한 호수 환경이 존재했으며, 생명체가 살기에 적합한 조건이 갖춰져 있었을 가능성을 시사함. 하지만 실제 생명체의 흔적은 아직 발견되지 않았기에 단정 짓기는 어려움.
• 화성 표면에서 망간 산화물의 농축이 발견된 것은 매우 이례적인 일로, 이를 설명하기 위해서는 화성 고대 대기와 표면에 대한 이해가 더 필요해 보임. 산소 농도가 높았을 가능성, 망간 산화를 촉진하는 화학반응 등 다양한 시나리오를 검토해봐야 할 것으로 보임.
• 이번 발견이 화성 생명체 탐사에 직접적인 단서를 제공하지는 않지만, 적어도 화성에도 지구와 유사한 환경이 존재했음을 보여주는 것이라 흥미로움. 앞으로의 추가적인 탐사를 통해 생명체 존재 가능성에 대한 실마리를 찾을 수 있기를 기대해 봄.
• 망간을 에너지원으로 사용하는 미생물이 지구에 존재한다는 점, 그리고 화성 암석에서 망간이 농축된 것이 발견되었다는 점은 고대 화성에서 비슷한 미생물이 존재했을 가능성을 완전히 배제하기 어렵게 만듦. 물론 추측일 뿐이지만 상상력을 자극하는 발견임.

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• Kurd Lasswitz가 1897년에 쓴 "Two Planets"가 떠오름: https://news.ycombinator.com/item?id=39598983
  Lasswitz의 화성인은 신체적으로는 인간과 크게 다르지 않지만, 윤리·지성·과학·사회 면에서는 이상적 인간의 원형으로 그려짐. 북극을 찾던 독일 과학자들이 그곳의 화성인 정착지를 발견하는 이야기임
  이 책을 읽은 젊은 독일 독자 Wernher von Braun은 훗날 독일/미국의 탄도미사일과, 미국 최초의 인공위성 및 Apollo 달 착륙 발사체 개발에 관여함
  https://en.wikipedia.org/wiki/The_Martians_(scientists)
  Leo Szilard는 헝가리가 화성인의 위장 전선이라는 농담에서 이 표현을 썼고, 페르미 역설에 대해 “그들은 이미 우리 사이에 있다. 다만 자신들을 헝가리인이라고 부를 뿐”이라고 답함. 이 그룹에는 Erdos와 von Neumann도 포함됨

  • Wernher von Braun 본인도 1948년에 유인 화성 임무에 관한 최초의 진지한 논문에 가까운 글과, 같은 주제의 과학소설을 썼음
    독일어 원본 소설은 출간되지 않은 듯하지만 영어 번역은 있고, 배경은 1980년임
    https://en.wikipedia.org/wiki/The_Mars_Project
    https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Mars:_A_Technical_Tale
    두 번째 링크의 “the Elon” 항목을 보면 재미있음
  • Wernher von Braun이 얼마나 논란적인 인물인지도 함께 넣을 만함
    Von Braun은 미국이 냉전에서 소련을 이기고 싶어 한 덕분에 나치 전쟁범죄에 대한 처벌을 피했다는 평가를 널리 받는 매우 논란적인 인물임
    https://en.wikipedia.org/wiki/Wernher_von_Braun
  • “그들은 이미 우리 사이에 있다. 다만 자신들을 헝가리인이라고 부를 뿐”이라니, 독일에도 “전구 하나 갈아 끼우는 데 헝가리인이 몇 명 필요할까?” 같은 농담이 있는지 궁금함

• 1970년대 Viking 착륙선의 Labeled Release 실험이 늘 아쉬웠음: https://en.wikipedia.org/wiki/Viking_lander_biological_exper...
  방사성 탄소-14가 든 영양 용액을 뿌려 토양이 대사되며 기체를 내는지 보았고, 두 실험 모두 양성 결과가 나왔지만 화학 반응 가능성을 배제할 수 없다는 이유로 받아들여지지 않았음
  그런데 멸균 대조군에서 토양을 320°F로 3시간 가열한 뒤 다시 실험하자 기체가 검출되지 않았고, 이는 기체가 화학 과정이 아니라 미생물에서 나왔을 때 기대할 만한 결과임
  이것만으로 생명 탐지 확정은 아니지만, Viking 이후 다른 화학 반응을 배제해 미생물 생명 가능성에 더 가까이 가는 후속 실험을 하지 않은 점이 의문임. Labeled Release 결과와 계절적 메탄 검출을 합치면 화성에 아직 미생물 극한생물이 있다는 쪽을 강하게 시사한다고 봄

  • Wikipedia 링크를 보면 꽤 그럴듯한 설명도 있음
    지구의 멸균되지 않은 시료라면 첫 배양 뒤 영양분을 더 넣으면 휴면 세균이 새 먹이를 먹으며 방사성 기체가 더 나와야 하는데, 화성 토양에서는 두 번째·세 번째 영양분 주입 때 추가 방출이 없었음
    또 JPL의 Albet Yen은 극도로 춥고 건조한 이산화탄소 대기에서 자외선이 토양과 반응해 초산화물 같은 산화제를 만들 수 있고, 이것이 작은 유기분자를 이산화탄소로 산화해 LR 결과를 설명할 수 있다고 보였음. 초산화물은 첫 반응에서 소모되므로 추가 영양분을 넣어도 새 기체가 안 나오고, 고온에서 파괴되기 때문에 “멸균” 결과도 설명됨
  • Wikipedia에 따르면 방사선 수준이 너무 높음: https://en.wikipedia.org/wiki/Life_on_Mars#Cosmic_radiation
    화성이 보호 자기권과 대기를 잃은 뒤 표면 근처의 우주선 때문에 가장 강한 세포도 살아남기 어렵고, DNA/RNA 손상 때문에 생존 가능한 휴면 세포를 얻으려면 표면 아래 7.5m보다 깊어야 한다는 계산이 있음
    방사선 내성이 가장 강한 지구 세균도 표면에서는 휴면 포자 상태로 18,000년 정도, ExoMars 로버가 도달 가능한 최대 깊이 2m에서는 암석 종류에 따라 9만~50만 년 정도만 버팀
  • 간단함. 화성에 생명이 확정되면 “화성에 생명이 있는지 확인하는” 임무는 더 이상 존재하지 않게 됨
    그래서 똑똑한 과학자들은 생명 여부를 확인하기 전에 하고 싶은 과학을 전부 해두려는 것임

• 어쩌면 우리가 화성을 망쳐 놓고 지구로 왔다는 사실을 곧 알게 될지도 모름

  • 농담처럼 들리겠지만, 우리가 화성인일 가능성을 진지하게 믿음
    초기 화성에서 지구로 온 범종설은 생명의 기원과 LUCA의 복잡성에 관한 여러 우주생물학적 질문을 많이 정리해 줌
    물론 화성이 살기 어려워진 것은 완전히 자연적인 일이고, 더 작은 행성이 대기를 잃고 태양이 식어 가는 과정에서 거주 가능 영역 바깥에 놓인 결과라고 봄. 화성 생명이 다세포까지 발전했을 것 같지는 않지만, 가 보면 조류 군락과 남세균 화석, 어쩌면 지하의 살아 있는 잔존 생명까지 찾을 수 있을 것 같음
  • 그곳이 낙원이었을까? 그리고 Adam의 사과는 과일이 아니라 Adam이 실수로 망가뜨린 중요한 전자 장치였을지도 모름
    말도 안 되는 건 알지만, 전설과 과학을 연결해 보는 건 재미있음
  • 그 생각을 떠올리면, 우리에게 문자 그대로 완벽한 행성을 떠나 죽은 행성으로 가려 한다는 게 더 기묘해짐
  • 1976년 USNO에 있던 Van Flandern은 큰 행성이 때때로 폭발한다는 믿음을 밀기 시작했고, 인간 종의 기원이 화성일 수 있다고도 추측했음
    그는 화성이 한때 폭발한 “Planet V”의 위성이었다고 믿었음
    https://en.wikipedia.org/wiki/Tom_Van_Flandern#Exploding_pla...
  • 증거는 없지만 진심으로 믿고 있음. 다소 냉정하지만 재미있는 믿음이기 때문임
    더 밀어붙이면, 지난번에도 기술관료 엘리트가 있었고 우리 농민들을 먼저 지구로 보내 식민화하게 했다는 식으로도 상상 가능함
    당시 유전학이 충분히 발전하지 않아 근친교배 문제가 우연히 알려지지 않았고, 그래서 지구 궤도에 남은 기술관료 엘리트들은 심각하게 근친화됨. 그들은 여전히 가끔 내려와 자기들의 무너지는 유전자 풀을 보강하려고 인간을 납치하고, 다시 착륙해 농민층을 차지할 때가 됐는지 지구 환경을 측정하고 있음. 다만 이번에는 새로 자리 잡은 지상 엘리트와 어떤 식으로든 싸워야 함

• 가끔은 과학소설이 득보다 해를 더 많이 끼쳤는지 궁금함
  사람들이 너무나 참이길 바라는 결론을 먼저 제공하고, 아주 빈약한 증거라도 찾아 자기 논리를 보강하게 만듦
  화성에 생명이 있었을 수도 있지만, 지금 그렇게 믿고 싶어 하는 주된 동기는 많은 사람이 판타지 책에서 그걸 읽었기 때문일 수 있음. 더 치명적으로는 과학소설이 사람들이 개발하는 기술 방향을 이끌었고, 종종 세상을 더 나쁘게 만든 기술로 이어졌음
  화성인 이야기는 모두 은유인데, 사람들은 상징과 상징되는 것을 구분하지 못함

  • “화성인은 실제일 리 없다”는 위치에서 말하고 있음
    왜 그 결론이 “화성인이 실제일 수도 있다”는 결론보다 더 낫다고 보는지 모르겠음
    과학은 증거로 움직임. 그렇다면 a) 화성에 과거 생명이 있었음을 뒷받침하는 증거가 어느 정도 있고, b) 화성 생명이 불가능하거나 개연성이 없다는 게 과학적 결론도 아님
    그런데 왜 자기 도그마를 그렇게 강하게 붙들고, 다른 사람의 결론을 단순한 판타지나 과학소설로 꾸짖는지 모르겠음. 반대 입장이라는 이유만으로 다른 사람보다 똑똑해지는 건 아님
  • 과학소설을 탓하진 않음. 결국 허구일 뿐임
    대신 부실한 교육과 허구와 현실의 차이를 구분하지 못하는 능력에 책임이 있을 수 있음
  • 지구에서는 형성 후 약 4억 년 만에 생명이 사실상 시작됐고, 그 무렵 화성의 핵은 식고 대기는 날아갔음
    화성의 행성 지질과 자기권 상실로 생명이 꺼지기 전에 생명이 시작될 시간은 딱 있었던 듯함. 화성에서 생명을 찾는다면 거의 확실히 단세포 생물일 가능성이 큼
  • 과학소설이 사람들이 화성에 생명이 있었을지 모른다고 생각하게 만든 가장 큰 원인이라는 주장을 뒷받침할 수 있나? 꽤 과감한 주장처럼 보임
    화성은 태양계에서 두 번째로 거주 가능성이 높은 행성이고, 사람들은 과학소설이 존재하기 훨씬 전부터 외계 생명 가능성을 궁금해했음
    이 글에도 그런 예가 많고, 처음 보이는 예는 기원전 400년경 Democritus임: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Extraterrestrial_life

• 지구와 현재 화성처럼 산화성 대기를 가진 환경에서는 생명이 처음 등장하기가 오히려 훨씬 어려움
  산화는 복잡한 분자가 생명 탄생에 충분히 안정적으로 남아 있기 어렵게 만듦. 광합성 이전의 지구는 환원성 환경이었고, 산소의 등장은 흔히 산소 대재앙이라고 불림

  • 젊은 지구형 행성은 암석 등이 산화되기 때문에 대체로 환원성 대기 쪽으로 가야 함
    지구에서도 생명이 충분한 산소를 만들어 산화성 대기로 바꾸기까지 오랜 시간이 걸렸음. 화성도 처음에는 환원성이었다가 어느 시점에 바뀌었다는 증거가 있음
    지구에서 그 일이 일어난 이유를 생각하면, 화성이 산화성으로 변했다는 건 확실히 흥미로움

• 화성을 생명이 활기찬, 다만 늙어 가는 행성으로 그리고 금성을 정글 행성으로 그린 비현실적 과학소설을 읽을 때는, 화성 표면 조건이 우주 경쟁 말기까지도 대체로 알려지지 않았다는 점을 기억해야 함
  1960년대까지만 해도 화성에 생명이 있다는 설정은 여전히 믿을 만했음

• 지구에서 가장 부자인 사람이 우리 화성 조상들이 씨앗을 발사해 보냈던 곳으로 돌아가려 한다는 걸 알면, 그들이 얼마나 답답해할지 상상하게 됨

  • “가장 부자 중 한 명”에 가까움. 현재는 Bernard Arnault가 1위를 차지한 듯하고, 애초에 가장 부자의 정의도 꽤 모호함
  • 우리가 더 먼 곳으로 항해하려고 배를 만들고, 그 배로 더 멀리 가서 또 숲을 베기 위해 이곳저곳을 다니며 모든 숲을 베어냈을 때 그들이 느꼈을 끝없는 좌절도 상상됨

• 제목에 불평하는 건 싫지만, 특히 국립 연구소라면 제목을 더 정직하게 달았으면 함
  이 제목은 초기 화성이 이른바 지구와 비슷했다는 사실에 대한 새로운 “결정적 증거”처럼 들리지만, 이미 알려진 내용으로 이해하고 있었음
  알려진 가장 큰 폭포가 한때 화성에 있었다는 것도 이미 알려졌고, 화성에 바다와 강이 있었다는 것도 이미 알려졌음. 내가 알기로는 화성이 탄생 후 첫 4억 년쯤 핵이 식기 전까지 작은 미니 지구였다는 건 거의 기본적으로 받아들여진 상태였음

  • 사실 본문은 오히려 일부러 차분하게 말하는 편임
    산화성 대기의 증거는 단순한 액체 물보다 훨씬 더 높은 수준의 지구 유사성임. 지구의 산소 대기는 생명이 만들어 냄
    그래서 이 암석들이 실제로 대기 중 산소로 형성된 것이라면 엄청난 일임. 결정적 증거까지는 아닐지 몰라도, 적어도 큰 폭발음은 난 셈이고 근처에서 총을 찾아볼 만함
  • 궁금해서 묻는데, 지구의 핵도 화성처럼 식고 있나?

• 두 가지 면에서 무서움. 하나는 화성에 일어난 일이 지구에도 일어날 수 있다는 것이고, 다른 하나는 거대한 필터가 아마 우리 미래에 있다는 점임
  우리 태양계에 거주 가능한 행성이 둘이나 있었다면 은하에는 지구 같은 행성이 많아야 함. 그렇다면 페르미 역설로 이어짐. 우주에 생명이 그렇게 풍부하다면 왜 외계인과 접촉한 적이 없을까?

  • 페르미 역설을 잘 이해하지 못하겠음
    생명이 생길 확률이 극도로 작을 수도 있지 않나? 수십억 개 별과 행성이 있어도, 어떤 별이나 행성 하나에서 생명이 생길 확률이 10%나 0.0001%일 필요는 없음. 어쩌면 한 번 생긴 것 자체가 말도 안 되게 운 좋은 사건일 수 있음
    관측 가능한 우주가 1,000,000개 있어도 확률이 1,000,000분의 1일 수도 있음
    정확한 메커니즘을 모르는 한 확률을 알 수 없는데, 어떻게 다른 문명이 반드시 있어야 한다고 자신 있게 말할 수 있는지 모르겠음. 특정 화학 반응들이 특정 순서로 일어나야 했고, 그 수와 가능성에 따라 확률은 0.01의 1,000,000제곱일 수도, 10e64제곱일 수도 있음
  • 간단함. 지구인의 기술은 아직 너무 뒤처져 있고, 사회도 원시적이라고 여겨질 상태에 머물러 있음
  • 페르미 역설 계산은 지구 같은 행성에서 생명이 시작됐다고 가정함
    그런데 지구 같은 행성에서 생명이 나타날 수 있다는 걸 우리가 확인하긴 했나?

• 지구와 비슷한 상태에서 현재 상태로 가는 전환은 수 세기 동안도 알아차리기 어려울 만큼 느렸을 거라고 확신함
  그래도 19세기 수준의 문명이 자기 행성이 죽어 가는 속도와 경쟁하며 탈출해야 한다는 사실을 깨닫는 모습을 상상하면 정말 압도적인 느낌임