‘목성의 위성’ 유로파 바다에 과연 생명체가 있을까?

[아하! 우주]

작성 2022.12.27 16:43 ㅣ 수정 2022.12.27 16:43

 

▲ 유로파 지각 아래의 상상도

태양계의 여러 위성 가운데 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스는 내부의 바다에 존재 때문에 과학자들의 관심을 집중시키고 있다. 하지만 바다가 존재하더라도 수십㎞ 두께의 단단한 얼음으로 갇혀 있는 고립된 바다에서 복잡한 유기물과 생명체가 태어날 수 있는지 의문을 제기하는 과학자들도 존재한다.

미국 텍사스 대학 연구팀은 유로파 표면의 충돌 크레이터 관측 결과와 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 종합해 생각보다 많은 외부 물질이 유로파의 바다로 들어갈 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 목성의 얼음 위성인 유로파는 중심부 암석 위에 목성의 중력에 의한 마찰열로 녹은 바다가 있고 다시 그 위에 두꺼운 얼음 지각이 있는 구조를 지니고 있다. 지구에서 지각과 맨틀이 유로파에서는 얼음과 바다인 셈이다.

 

▲ 유로파에 충돌한 소행성 혹은 혜성. 사진=NASA/JPL-Caltech

극도로 낮은 유로파의 표면 온도를 생각하면 유로파의 얼음 지각은 지구의 암석 지각처럼 단단할 수밖에 없다. 따라서 지름 10㎞ 이상의 매우 거대한 크기가 아니라면 소행성이나 혜성이 충돌해도 그 물질이 내부의 바다까지 도달하기 쉽지 않다. 하지만 연구팀은 암석과 얼음의 중요한 차이점에 주목했다. 바로 얼음이 상대적으로 낮은 온도에서 녹을 뿐 아니라 녹은 물이 얼음보다 더 밀도가 높다는 사실이다.

예를 들어 지름 0.8㎞ 정도의 소행성이 유로파의 지각에 충돌할 경우 당장에는 얼음 지각의 중간 정도에서 멈추게 된다. 하지만 충돌 시 나온 열로 인해 상당한 양의 얼음이 녹게 된다. 얼음이 녹은 물은 주변의 얼음을 녹일 뿐 아니라 더 무겁기 때문에 마그마처럼 표면으로 분출하는 대신 아래로 가라앉는 경향이 있다. 결국 충돌 후 수십 년에 걸쳐 물이 얼음을 녹이고 들어가 내부의 바다에 도달하게 되는 것이다.

연구팀은 이 과정을 통해 소행성이나 혜성이 풍부한 탄소나 유기물이 유로파의 바다에 충분히 공급될 수 있다고 주장했다. 이런 일이 수십억 년 동안 지속됐다면 지금쯤 유로파의 바다에는 생명 탄생에 필요한 물질은 크게 부족

하지 않을 가능성이 높다.

 

▲ 유로파 탐사선 클리퍼의 상상도. 사진=NASA/JPL-Caltech

생명체 탄생을 위해 필요한 에너지 역시 깊은 바닷속에서 공급될 수 있다. 목성의 중력에 의해 마찰열이 발생하는 유로파의 암석핵에서 화산 활동이 일어나 지구의 해저 열수 분출공처럼 에너지와 열을 공급할 수 있기 때문이다. 지구의 열수 분출공은 바다 깊은 곳에 있지만, 여기서 나오는 화학 물질을 분해해서 살아가는 미생물과 이 미생물에 의존한 생태계가 태양 에너지와 독립적으로 존재한다. 과학자들은 유로파에서도 같은 일이 생길 수 있다고 보고 있다.

물론 아직은 가능성을 보여준 것이고 생명체 자체를 찾은 것은 아니기 때문에 후속 연구가 필요하다. 미 항공우주국(NASA)은 2030년대에 유로파에 새로운 탐사선인 유로파 클리퍼를 보낼 예정이다. 

 

유로파 클리퍼는 유로파를 상세히 관측해 미래 생명체 탐사 임무에 필요한 정보를 수집할 계획이다. 그리고 언젠가는 유로파의 얼음 지각과 내부의 바다에 탐사선을 보내 실제로 생명체가 존재하는지 검증할 것이다. 여기서 인류 역사를 바꿀 발견이 나올지도 모른다.

 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com