글/ 소로
【정견뉴스】
우리 인류는 줄곧 외계 생명의 존재 여부에 대해 호기심을 가져왔다. 지구상의 생물은 일반적으로 대량의 유기분자로 구성되어 있기 때문에 유사한 외계 생명을 찾으려면 먼저 유기물을 찾는 것이 가장 중요하다. 만약 우주 공간 속에 아주 많은 유기물이 존재한다면 그럼 생명이 존재할 가능성이 더 높아지기 때문이다.
최신 연구 결과에 따르면 새로 생긴 항성 주위 물질에서 나오는 빛을 분석한 결과 생명의 기초를 만들어내는데 필요한 대량 유기분자들의 중요한 창고임을 발견했다.
이번 논문의 제1저자인 영국 리즈 대학의 박사 후 연구원 존 일리는 지구상 생명이 존재하는 기본화학조건이 전체 은하계 속에 광범위하게 존재할 가능성이 있다고 했다.
연구팀은 새로 생성된 항성에서 원시 행성계 원반(protoplanetary disk) 속에서 대량의 유기 분자를 발견했다. 현재 이론에서는 우리 태양이 막 생성된 후 얼마 지나지 않아 유사한 원시 행성계 원반이 점차적으로 태양계 내부의 행성들을 만들어냈다고 본다.
이들 유기분자가 중요한 이유는 간단한 탄소기반분자 및 생명 창조에 필요한 더 복잡한 유기분자들이 긴밀히 연결되어 있기 때문이다.
일리 박사는 “이렇게 크고 복잡한 유기 분자들이 전 우주의 다양한 환경에서 발견”되며, “실험과 이론 연구에 따르면 이런 분자들은 지구 생화학의 필수 구성요소로서 조건이 적당하면 당과 아미노산 그리고 RNA 구성요소까지 생성할 수 있다”고 했다.
“그런데 이런 복잡한 유기 분자가 발견된 많은 환경들은 우리가 행성이 생성된다고 생각했던 장소와 시간으로부터 상당히 멀리 떨어져 있다. 우리는 이런 분자들이 행성의 탄생지인 원시 행성계 원반에서 정확히 어느 곳에 얼마나 존재하는지 알고 싶었다”고 했다.
MAPS(Molecules with ALMA at Planet-forming Scales) 프로젝트로 불리는 이 국제적인 연구는 칠레에 있는 ALMA(Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) 전파망원경 계열이 수집한 자료를 활용했다.
이번 논문의 공동 저자인 리즈 대학 물리천문학부의 캐더린 월쉬(Catherine Walsh) 박사는 “ALMA를 이용해 우리는 처음으로 새로 생성된 젊은 별 주위 가까이에서 활발하게 별을 생성하고 있는 물질의 분포와 구성을 측정할 수 있었다. ALMA 망원경은 생명 전구체인 크고 복잡한 분자들에 대해서도 같은 일을 수행할 수 있을 만큼 강력했다”고 설명했다.
연구팀은 IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 and MWC 480으로 알려진 우리 은하계의 5개 원시 행성계 원반에서 시아노아세틸렌(HC3N)과 아세토니트릴(CH3CN) 및 사이클로프로페닐리덴(c-C3H2) 등 세 가지 분자를 찾고자 했다.
이들 원시 행성계 원반들은 지구에서 300~500광년 거리에 있으며, 모든 원반들은 그 안에서 별이 형성되고 있다는 신호를 보냈다. 행성은 원시 행성계 원반 속 물질을 흡수하면서 점차적으로 형성된다. 과학자들에 따르면 초기 지구는 태양을 둘러싼 원시 행성계 원반 속에서 형성된 소행성과 혜성이 충돌하면서 핵심이 생겨났고 그 후 점차적으로 원시 행성계 원반 물질을 흡수해 지금의 지구로 변했다고 한다.
하지만 과학자들은 원시 행성계 원반이 모두 생물학적인 의미를 지닌 복잡한 유기 분자들을 포함하고 있는지 확정짓지 못했다.
이번 연구는 바로 이 문제에 대한 대답니다. 관측된 5개의 원시 행성계 원반 중 4곳에서 유기분자가 발견되었고 또 예상했던 것보다 훨씬 풍부했다.
일리 박사는 “ALMA를 통해 우리는 처음으로 태양계와 비슷한 크기인 이들 원반의 가장 안쪽 영역에서 이 분자들을 찾을 수 있었다. 우리의 분석에 따르면 분자들은 모델이 예측한 것보다 10~100배 많았고 주로 원반 안쪽 영역에 위치해 있었다”고 했다.
중요한 점은, 이들 분자가 위치한 원시 행성계 원반 영역은 소행성과 혜성이 형성되는 곳이기도 하다는 것이다. 일리 박사는 지구에서 생명 탄생에 도움을 주었던 것과 유사한 과정이 이들 원반에서도 일어날 가능성이 있으며 소행성과 혜성들이 생명의 씨앗이 될 수 있는 큰 유기 분자들을 새로 형성되는 행성에 옮길 수 있다고 설명했다.
한편, 월쉬 박사는 “이번 연구의 주요 결과는 우리 지구에서 생명의 씨를 뿌리는 데 필요했던 동일한 성분이 다른 별에서도 발견된다는 사실을 보여준 것으로, 생명 탄생에 필요한 분자들은 행성을 형성하는 모든 환경에서 손쉽게 활용될 수 있다”고 부연했다.
연구팀은 다음에 조사할 의문점의 하나로, 원시 행성계 원반들에 훨씬 더 복잡한 분자들이 존재하는가의 여부를 꼽았다.
일리 박사는 “우리가 현재의 성간(interstellar) 화학에 대한 이해를 바탕으로 이처럼 많은 양의 분자들을 발견했다면 더 복잡한 분자들도 관측이 가능할 것”이라고 가능성을 내비쳤다.
그는 “ALMA를 활용해 원시 행성계 원반들에서 화학적 복잡성의 다음 단계 표지를 찾고 싶다. 만약 그것을 검출해 낸다면 생명의 원재료들이 다른 별들에서 어떻게 조립될 수 있는지를 이해하는데 한층 더 가까워질 것”이라고 했다.
이번 연구는 지난 9월 15일 ‘천체물리 저널 보충 시리즈’(Astrophysical Journal Supplement Series)에 발표됐다. arXiv 사이트에서 무료로 열람할 수 있다.
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/270458