
토성 위성 엔셀라두스에 대해 알아보겠습니다.
토성 위성 엔셀라두스
엔셀라두스는 토성의 중간 크기의 달입니다. 1789년 윌리엄 허셜이 발견하였습니다. 이 달은 지름이 약 500km 정도로, 토성의 6번째로 큰 달에 속합니다. 엔살라두스의 표면은 대부분 얼음으로 덮여 있으며, 태양빛이 이 표면에 반사되는 현상 때문에 이달은 태양계에서 가장 반사율이 높은 천체 중에 하나로 알려져있습니다. 이렇게 높은 반사율은 엔셀라두스가 태양빛을 받아 매우 밝게 빛나게 하며, 그 결과 이 달의 크기에 비해 뛰어난 가시성을 제공하게 됩니다.
엔셀라두스의 외계 생명체 존재
엔살라두스의 가장 특이한 특징 중에 하나는 남극 지역에서 발견된 ‘타이거 스트라이프’라는 이름의 4개의 큰 균열입니다. 이 균열들은 수많은 작은 얼음 입자들을 토성 주변 공간으로 뿜어내는 현상을 보여주며, 이것이 바로 토성의 E링을 형성하는 주요 요인 중 하나로 알려져 있습니다.
이러한 얼음의 분출현상은 엔셀라두스 내부에는 액체 상태의 물이 존재할 수 있음을 시사하고, 이것이 외계 생명체의 존재 가능성을 가진 유력한 후보 중 하나로 엔셀라두스를 부각시킵니다. 또한 이달에서 발견된 액체 물의 염분 레벨은 지구의 바다와 비슷하다고 합니다. 이러한 사실은 엔셀루두스가 생명체를 지원할 수 있는 환경 조건을 가지고 있음을 시사합니다.
그러나 이러한 가능성은 아직 확실하게 입증되지는 않았습니다. 생명체가 존재하는 데 필요한 다른 요소, 예를 들어 탄소, 질소, 인, 황 등의 화학 원소의 존재, 또는 적절한 에너지원이 존재하는지 등에 정보가 아직 부족한 가운데, 2017년 미국항공우주국(NASA)은 엔살라두스에 생명체가 살 수 있는 에너지원이 존재한다는 중대 발표를 했습니다. 엔셀라두스의 바다는 그 아래의 암석과 반응하여 풍부한 수소 분자를 만들어내고 있었던 것입니다.
수소는 이산화탄소와 결합해 ‘메탄’을 만들어낼 수 있는데, 이 과정을 이용하면 생명체가 에너지를 얻으며 살아 갈 수 있는 환경이 되는 것입니다. 한편으로는 엔셀라두스에 외계 생명체가 존재할 가능성의 확률이 높아지는 것을 의미합니다. 미국항공우주국은 앞으로 엔셀라두스에 탐사선을 보내 생명체의 가능성을 더 정밀하게 조사할 예정임을 밝혔습니다.
엔셀라두스 탐사선
나사의 ‘카시니(Cassini)’ 탐사선은 나사(NASA), 유럽 우주국(ESA), 그리고 이탈리아 우주국(ASI)이 공동으로 개발하여 1997년 10월 15일에 발사한 로봇 우주 탐사선입니다. 이 탐사선은 토성과 그 주위의 달들, 특히 타이탄과 엔셀라두스를 탐사하는데 중점을 두었습니다.
카시니는 2004년 6월에 토성에 도착한 후, 약 13년 동안 토성계를 탐사하였습니다. 이 탐사선은 토성의 고리, 대기, 그리고 주변의 달들에 대한 수많은 중요한 발견을 이끌어냈습니다. 특히, 엔셀라두스의 남극에서 강력한 분출 현상을 발견하였고, 이를 통해 이 달이 지하에 액체 물의 해양을 가지고 있음을 밝혀냈습니다. 이 해양은 표면 아래 약 30~40km의 깊이게 위치해있다고 추정되며, 그 깊이는 지구의 해양보다 훨씬 깊은 것으로 알려져 있습니다.
더욱 흥미로운 점은 카시니가 엔셀라두스의 분출 얼음 입자에서 유기 화합물을 감지한 것입니다. 이 유기 화합물의 존재는 엔셀라두스에 생명이 살 수 있는 가능성의 환경 조건을 갖추고 있음을 말해줍니다.
카시니의 임무는 2017년 9월 15일에 종료되었으며, 이 날 카시니는 토성의 대기로 조종된 충돌을 통해 파괴되었습니다. 이는 탐사선이 토서으이 달들에 원하지 않는 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 조치였습니다.
카시니 탐사선의 장기간 걸친 탐사 덕분에 우리는 토성계에 대한 이해를 크게 향상시킬 수 있었습니다. 이 탐사선의 발견은 지금도 천문학자들에게 중요한 연구 주제를 제공하고 있으며, 앞으로 엔셀라두스에서 외계 생명체의 존재를 확실히 입증하면 더욱 깊은 탐사와 연구가 필요하며, 이를 앞으로의 천문학 및 우주 탐사선 미션에서 중요한 연구 주제가 될것입니다.
엔셀라두스의 최근 뉴스
토성 얼음위성인 엔셀라두스는 외계 생명체 여부에 대한 연구로 많은 과학자들이 관심을 가지고 있습니다. 최근에 토성 얼음위성에서 생명체에 필요한 ‘6개 원소’를 모두 발견했다는 소식입니다. 이는 독일 베를린자유대 과학자들이 중심이 된 국제연구진이 이번에 지구화학적 모델링 기법을 활용해서 밝혀냈습니다.
이 기법을 활용하여 카시니호의 관측 데이커를 재분석한 겨로가, 그 동안 확인하지 못했던 ‘인’이 엔셀라두스에도 존재한다는 증거를 찾아냈다고 국제학술지 ‘미국립과학우너회보(PNAS)’에 발표했습니다.
논문 공동저자인 사우스웨스트 연구소의 크리스토퍼 글라인 박사는 “인을 직접 확인한 것은 아니지만, 엔셀라두스의 얼음 지각 아래 바다에 인이 녹아있다는 증거를 발견했다’고 말했습니다. 이번 연구로 엔셀라두스에는 생명체를 구성하는 6대 필수 원소가 모두 존재하는 것이어서 생명체 존재에 대한 기대감이 더욱 높아질 것으로 보입니다.
생명체에 필요한 ‘6대 원소’
생명의 유지와 발전에 필수적인 원소들ㄹ은 다양하게 존재하지만, 그 중에서도 특히 중요한 역할을 하는 원소는 6가지가 있습니다. 이 원소들은 ‘CHNOPS’라는 약자로 일반적으로 언급되며, 이 약자는 다음과 같은 6가지 원소를 지칭합니다.
1. 탄소(Carbon, C)
탄소는 생명체의 기본 구조를 형성하는 가장 중요한 원소입니다. DNA와 RNA, 그리고 단백질, 지방, 탄수화물 등 생명체를 이루는 대부분의 핵심 분자에 탄소 원소가 포함되어 있습니다.
2. 수소(Hydrogen, H)
수소는 물의 중요 구성 요소로, 모든 생명체의 세포와 세포 외부 환경에서 물이 중요한 역할을 하는데 이때 수소가 필수적입니다. 수소는 생명체 에너지 생성에 필수적인 원소로, 특히 세포 호흡 과정에서 중추적인 역할을 합니다. 세포 호흡은 세포에서 에너지를 생성하는 과정으로, 이 과정에서 글루코스와 산소가 반응하여 ATP(아데노신 삼인산)라는 에너지 화폐를 생성합니다. 이 때 수소가 중요한 역할을 하는데 그 이유는 다음과 같습니다.
- 수소 이온 그라디언트 생성 : 세포 호흡과정에서는 미토콘드리아의 내부 및 외부에 수소 이온 그라디언트가 생성됩니다. 이 그라디언트는 ATP 합성을 위한 에너지를 제공하는 주요 원동력입니다.
- 산화 환원 반응 : 수소는 산화 환원 반응에서 중요한 역할을 합니다. 이 반응은 세포 호흡의 일부분인 전자 전달게에서 일어나는데, 이때 수소 원자의 전자가 산소 원자로 전달되어 물을 형성합니다. 이 과정에서 에너지가 생성되며, 이 에너지는 ATP 합성에 사용됩니다.
- 물의 형성 : 수소는 산소와 결합하여 물을 형성하는데, 이 과정 또한 세포 호흡 과정에서 중요한 역할을 합니다. 물은 세포 내 화학 반응의 용매로써 역할을 하며, 또한 대사 산물의 제거에도 필요합니다.
따라서, 수소는 생명체에서 에너지를 생성하고 유지하는데 필수적인 원소입니다.
3. 질소(Nitrogen, N)
질소는 DNA와 RNA, 그리고 단백질의 구성요소로, 생명체의 유전 정보를 담고 있는 DNA 와 RNA, 그리고 생명체의 기능을 담당하는 단백질에서 중요한 역할을 합니다.
- DNA와 RNA : 질소는 DNA와 RNA의 4가지 주요 염기인 아데닌, 구아닌, 티민, 시토신의 구조에 반드시 포함되어 있습니다. 이 4가지 염기는 DNA와 RNA의 두개의 서로 대응하는 사슬을 서로 결합시키는 역할을 하며, 이들의 순서는 생명체의 유전 정보를 결정합니다.
- 단백질 : 질소는 또한 단백질의 기본 단위인 아미노산의 구성요소입니다. 아미노산은 질소를 포함한 아미노기(-NH2)와 카르복실기(-COOH)를 가지고 있으며, 이들 아미노산이 연결되어 단백질을 형성합니다. 단백질은 세포의 구조와 기능을 결정하는 주요 분자입니다.
- 질소 순환 : 질소는 생태계의 중요한 물질 순환인 질소 순환에도 중요한 역할을 합니다. 대기 중의 질소가공 해주는 미생물에 의해 생물이 이용할 수 있는 형태로 변환되고, 이는 식물의 성장에 필요한 주요 영양소로 사용됩니다. 이후, 동물의 식물을 먹음으로써 질소는 생태계를 순환하게 됩니다.
따라서 질소는 생명의 유지와 발전에 필수적인 원소로, 생명체의 핵심 분자를 형성하고 생태계의 물질 순환에 참여하는 등 다양한 방면에서 중요한 역할을 합니다.
4. 산소(Oxygen, O)
산소는 또 다른 물의 주요 구성요소로, 생명체가 에너지를 생성하는 산화 환원 반응에서 중요한 역할을 함으로써 생며체의 생존에 필수적입니다.
- 에너지 생산 : 산소는 세포 내 에너지 생산 과정인 세포 호흡에서 중추적인 역할을 합니다. 이 과정에서 글루코스와 산소가 반응하여 ATP(아데노신 삼인산)이라는 에너지 화폐를 생성하는데, 이때 산소는 최종 전자 수용체로서 작용합니다. 산소 없이는 세포 호흡과정이 완전히 진행될 수 없으며, 따라서 산소는 세포의 에너지 생산에 필수적입니다.
- 물의 형성: 산소는 수소와 결합하여 물을 형성합니다. 물은 생명체의 모든 세포에서 반드시 필요한 화합물로, 세포의 화학 반응의 용매, 온도 조절, 물질의 운반 등 다양한 역할을 합니다.
- 산화 환원 반응: 산소는 또한 세포 내 다양한 산화 환원 반응에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 반응은 에너지 생산뿐만 아니라, 세포의 신호 전달, 면역 반응, 세포의 성장과 분열 등 다양한 세포 기능에 필요합니다.
따라서, 산소는 생명체의 에너지 생산, 물의 형성, 그리고 다양한 세포 기능에서 중요한 역할을 하므로 생명 유지에 필수적인 원소입니다.
5. 인(Phosphorus, P)
인은 DNA와 RNA의 구성 요소이며, 생명체가 에너지를 저장하고 전달하는 ATP(아데노신 삼인산)와 같은 분자에서 중요한 역할을 합니다.
- DNA와 RNA : 인은 DNA와 RNA의 주요 구성 요소인 인산의 일부입니다. DNA와 RNA는 생명체의 유전 정보를 담고 있으며, 이 정보는 세포가 기능을 수행하고 분열할 때 필요합니다. DNA는 RNA의 구조를 이루는 인산은 분자의 안정성을 유지하고, 정보를 저장하고 전달하는데 중요한 역할을 합니다.
- ATP(아데노신 삼인산): 인은 또한 ATP의 중요한 구성요소입니다. ATP는 세포 내 에너지의 주요 형태로, 에너지를 필요로 하는 모든 세포 활동에 사용됩니다. ATP는 세 개의 인산 그룹을 가지고 있으며, 이 인산 그룹 사이의 화학적 결합이 끊어질 때 에너지가 방출되어 세포의 활동에 사용됩니다.
- 인산염 : 인은 또한 세포 내 다른 여러 중요한 분자, 예를 들어 인산염과 같은 분자의 구성 요소입니다. 인산염은 세포 내 신호 전달, 단백질의 활성화 및 비활성화, 그리고 다른 많은 화학적 반응에서 중요한 역할을 합니다.
따라서, 인은 생명체의 유전 정보의 저장과 전달, 에너지의 저장과 사용, 그리고 세포 내 다양한 신호 전달과 생화학적 반응에서 중요한 역할을 하기 때문에 생명 유지에 필수적인 요소입니다.
6. 황(Sulfur, S)
황은 몇몇 중요한 단백질의 구성 요소로, 특히 중요한 생화학적 반응에서 활성 센터 역할을 합니다.
- 단백질의 구조 : 황은 특히 시스테인과 메티오닌이라는 두 가지 주용한 아미노산의 구성요소입니다. 이 두 아미노산은 단백질의 구조를 형성하고 유지하는데 필수적인 역할을 합니다. 특히 시스테인은 ‘디스울파이드 결합’을 형성하는 능력이 있는데, 이 결합은 단백질의 3차원 구조를 안정화시키는 데 주용합니다.
- 코팩터 : 황은 또한 여러 중요한 효소의 코팩터로 작용합니다. 토팩터는 효소의 활성 사이트에서 화학반응을 촉진하거나 가능하게 하는 물질입니다. 예를 들어, 철-황 단백질은 세포 호흡과 같은 중요한 에너지 생산 과정에서 역할을 합니다.
- 비타민과 코엔자임 : 황은 또한 일부 중요한 비타민과 코엔자임(예를 들어 비타민 B1과 코엔자임)등의 구성요소입니다. 이들은 세포의 에너지 대사, 아미노산 대사, 지방산 대사등 다양한 생화학적 반응에서 중요한 역할을 합니다.
따라서, 황은 생명체의 단백질 구조의 형성과 유지, 효소의 활성화, 그리고 다양한 생화학적 반응에서 중요한 역할을 하므로 생명 유지에 필수적인 원소입니다.
생명체가 살 수 있는 조건과 외계 생명체의 존재 여부
생명체가 존재할 수 있는 행성은 특정 조건을 만족해야 합니다. 이러한 조건은 지구에서 발견되는 생명의 특성을 바탕으로 결정되며 다으모가 같습니다.
첫 번째, 물의 존재입니다. 대부분의 알려진 생명체는 물이 필수적이며, 물은 생명체의 화학 반응에서 용매의 역할을 합니다. 따라서 행성이 액체 상태의 물을 지원할 수 있는 온도 범위에 있어야 합니다.
두 번째, 적절한 대기가 있어야 합니다. 생명체는 산소나 이산화탄소와 같은 특정 기체를 필요로 합니다. 이러한 기체는 대기에서 얻어지며, 대기는 또한 액체의 물의 존재를 가능하게 합니다.
세 번째, 적절한 화학적 원소가 필요합니다. 생명체는 탄소, 수소, 질소, 산소, 인, 황 등의 특정 화학적 원소를 필요로 합니다. 이러한 원소는 행성의 표면이나 대기에서 얻어져야 합니다.
마지막으로 안정적인 환경입니다. 생명체는 일정한 시간 동안 안정적인 환경을 필요로합니다. 생명체의 진화와 발전은 수백만 년이상의 시간이 필요하므로, 행성의 환경은 이러한 시간 동안 크게 변하지 않아야 합니다.
이러한 조건을 만족하는 행성이 우리 은하나 다른 은하에 존재하는지에 대한 연구는 현재도 계속 진행 중입니다. 나사의 키플러 우주 망원경과 테서(TESS) 미션은 수천 개의 외계 행성을 발견했으며, 그 중 일부는 위의 조건을 만족할 가능성을 발견하였습니다.
하지만, 현재까지는 확실한 외계 생명체의 존재는 발견되지 않았습니다. 외계 생명체의 존재를 입증하는 것은 매우 어려운 작업이며, 이를 위해서는 외계 행성에서의 생명체의 확실한 흔적(예를 들어, 복잡한 유지 화합물 또는 생명체의 활동에 의한 특정한 대기의 변화)를 발견해야 합니다.
외계 생명체이 탐색은 우리가 생명과 우주에 대해 이해하는 것을 도울 수 있으며, 이는 지구의 생명과 환경을 보호하는데도 중요한 통찰을 제공할 수 있습니다. 이러한 탐사는 오늘날 천문학과 우주 과학의 가장 중요하고 흥미로운 분야 중 하나입니다.
<참고> 테서(TESS) 미션이란?
TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite, 행성 통과 탐사 위성)는 나사가 주도하여 운영하는 독특한 우주 망원경입니다. 이 망원경의 핵심 임무는 지구 근처에 위치한 밝은 별들 주변에서 지나가는 행성, 즉 외계 행성을 찾아 내는 것을 초점을 맞추고 있습니다. 이렇게 기술적으로 고도화된 망원경은 2018년에 성공적으로 발사되어 지금까지 우주를 탐사하며 과학자들에게 중요한 정보를 제공하고 있습니다.
TESS의 주요 목표는 특정한 방식, 즉 행성 통과 방식을 이용하여 밝은 별 주변의 소형 행성, 특히 지구 크기의 행성을 발견하는 것입니다. 이 방식은 행성이 별 주변을 돌면서 별의 빛을 일시적으로 가리는 행성 통과 현상을 감지함으로써 이루어집니다. 이를 통해 행성의 크기, 공전 주기, 그리고 가능하다면 행성의 대기 조성과 같은 중요한 정보를 파악하는데 도움이 됩니다.
TESS는 거의 전체 하늘을 체계적으로 탐사하며, 이를 통해 약 20,000개의 외계 행성 후보를 발견할 것으로 예상되었습니다. 이 중 일부는 지구와 비슷한 크기의 행성일 수 있으며, 이러한 행성들은 생명체 존재 가능성을 탐색하기 위한 더 깊은 연구의 대상이 될 수 있습니다. 이렇게 발견된 행성들은 우리가 우주에 대한 이해를 더욱 풍부하게 하는데 기여할 것입니다.
또한 TESS는 별의 활동, 초신성, 그리고 다른 천체 현상을 관찰함으로써 천문학의 여러 분야에 중요한 데이터를 제공합니다. 이러한 관찰 결과는 천문학 연구의 다양한 분야에 활용되며, 따라서 TESS는 외계 행성 탐사 뿐만 아니라 천문학 연구 전반에 중요한 역할을 하는 미션이라고 할 수 있습니다.
현재까지 TESS는 수천 개의 외계 행성 후보를 발견했으며, 이 중 많은 행성이 이미 확인되었습니다 TESS가 수집한 이런 데이터는 앞으로도 천문학자들ㄹ이 우리 은하의 행성들에 대해 더욱 깊은 이해를 가지는데 큰 도움이 될 것입니다. 이런 활동들을 통해 우리는 우리 은하, 그리고 그 너머의 우주에 대해 더욱 세밀하게 알아갈 수 있게 될 것입니다.
마무리
이번 포스팅은 엔셀라두스에 대해 알아보며 외계 생명체에 대해 생각해보는 시간을 가져보았습니다. 밤하늘을 올려다보면 물음표가 가득한 호기심이 발동합니다. 우리는 어떻게 존재가 시작되었으며, 나와 같은 생명체가 외계에 있을까란 물음표가 느낌표가 될 때까지 상상의 끝은 없습니다.
우주의 깊은 어둠 속에서 빛나는 별들은 곧 우리의 과거일지도, 아니 현재, 미래일지도 모른다. 무한한 우주는 우리가 알고 있는 것 이상으로 다양한 생명체들로 가득 차 있을 것입니다. 그들은 어떤 모습일까요? 외계 생명체의 모습은 아마도 우리 상상을 초월할 것입니다. 그들은 다른 행성에서 진화한 생명체로, 다른 형태와 다른 신비한 능력을 가지고 있을지도 모릅니다. 어쩌면 그들은 우리에게 익숙한 형태로 다가올 수도 있을 것입니다. 외형 뿐만아니라 감성도 우리와 다른 것입니다. 그들은 우리와 다른 종류의 지능과 감정을 가지고 있을 지도 모릅니다. 신비로운 언어로 서로 의사소통할 수도 있으며, 독특한 문화와 가치관을 가지고 있을 것입니다.
이러한 상상들은 종합적으로 외계 생명체에 대한 새로운 시각을 제공할 것입니다. 그들의 존재는 우리가 우주와 지구에 대한 이해를 넓히는데 도움을 줄 것이며, 우리 자신에 대한 깊이 있는 질문을 던지게 할 것입니다. 만약에 먼 미래에 그들과의 만남은 우리에게 새로운 경험과 열정을 안겨 줄 것입니다. 우리는 그들과의 교류를 통해 우리 자신을 발견하고 우주의 신비로움을 탐험하는 기회를 얻을 수 있을 것입니다.ㅏ
외계 생명체에 대한 이러한 상상력은 우리가 아직 알지 못하는 미지의 세계로의 여행입니다. 이러한 상상력은 우리에게 무한한 가능성을 확장시키줄 것이며, 새로운 꿈과 희망을 안겨줄 것입니다. 그들과의 이야기는 우리가 더 멀리, 더 높이 날아갈 수 있게 해주는 날개가 될 것입니다. 무한한 상상력을 바탕으로 무한한 가능성을 열어보는 것은 우리의 미래를 밝게 비추어줄 것입니다.