목성 유로파 바다서 탄소 발견…“생명체 존재 가능성 징표”

제임스웹우주망원경, 이산화탄소 확인
얼음층 틈으로 지하 바다서 올라온 듯

제임스웹우주망원경의 근적외선 카메라로 포착한 유로파 표면. 미 항공우주국 제공

목성의 얼음 위성 유로파는 태양계에서 생명체 존재 가능성이 있는 몇 안 되는 천체 후보 가운데 하나다. 과학자들은 지구의 달보다 약간 작은 유로파에는 15~20km의 얼음층 아래에 지구 바다의 2배가 넘는 액체 상태의 지하 바다가 수십km 깊이에 걸쳐 있는 것으로 추정한다. 그러나 아직까지 이 바다에서 생명체 존재 가능성을 시사하는 화학물질을 확인하지는 못했다.

제임스웹우주망원경이 유로파에서 그런 물질을 찾아냈다. 미 항공우주국(나사) 연구진은 제임스웹의 근적외선 카메라와 분광기를 이용해 유로파 표면에서 이산화탄소를 식별해냈다고 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다.

연구진은 이 탄소가 운석이나 다른 천체에서 온 것이 아니라 지하 바다에서 얼음층을 뚫고 스며나왔을 가능성이 높다고 밝혔다. 다른 원소와 쉽게 결합하는 탄소는 생명체를 구성하는 6대 필수 원소(탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 인) 가운데서도 가장 중심에 있는 원소다.

2022년 9월 목성 탐사선 주노가 촬영한 유로파. 미 항공우주국 제공

젊은 지형에 탄소가 더 풍부하다는 뜻은? 이번 관측에서 이산화탄소가 가장 풍부한 곳으로 확인된 것은 혼돈지형이라고 불리는 타라 레지오라는 지역이다. 혼돈 지형이란 여러 지형 특징이 뒤섞인 곳이라는 뜻이다. 지질학적 생성 연대가 오래지 않은 지역에서 나타나는 특징이다.

연구진은 이로 인해 얼음층에 균열이 생겨 지하 바다의 물질이 표면으로 올라왔을 것으로 보고 있다.

코넬대 사만타 트럼보 교수는 “허블우주망원경은 이 지역에 바다에서 유래한 소금이 있다는 증거를 확인했고, 제임스웹은 여기에 덧붙여 이산화탄소가 풍부하게 농축돼 있다는 걸 보여줬다”며 “이는 탄소가 지하 바다에 기원을 두고 있다는 걸 의미한다”고 말했다.

제임스웹우주망원경이 근적외선 카메라와 분광기로 관측한 유로파. 맨 왼쪽이 근적외선 카메라로 촬영한 것이고, 나머지는 분광기 사진이다. 왼쪽 2개의 분광기 사진에서 흰색 화소(픽셀)가 타라 레지오의 이산화탄소이며, 맨 오른쪽의 흰색 화소는 다른 지역의 이산화탄소다. 미 항공우주국 제공

내년 유로파 전용 탐사선 발사

연구진은 이번 관측에서 제임스웹의 분광기를 이용해 지름 3130km인 유로파 표면 전체의 스펙트럼을 해상도 320km 크기 단위로 확보해, 어떤 물질이 어디에 분포돼 있는지 확인할 수 있었다. 분광기는 각 물질에서 나오는 고유의 빛 파장을 분석해 어떤 물질이 있는지 알아내는 장치다.

분석 결과 유로파 표면의 이산화탄소는 젊은 지형에 집중돼 있었으며 안정화된 상태가 아니었다. 이는 이 물질이 지질학적으로 비교적 최근에 생성됐음을 뒷받침해준다. 유로파 바다가 오늘날에도 생명체가 존재할 수 있는 환경을 갖고 있을 가능성에 힘을 실어주는 징표다.

앞서 나사의 목성 탐사선 갈릴레오는 2003년 유로파를 근접비행하면서 표면에서 이산화탄소를 감지한 바 있다. 이번 관측은 탄소가 어디에서 유래했는지에 대한 증거를 확보했다는 의미가 있다. 탄소의 기원은 유로파의 생명체 존재 가능성을 추정하는 데 중요한 잣대다.

나사는 2024년 10월 유로파 생명체에 적합한 조건을 갖고 있는지 조사할 탐사선 유로파 클리퍼를 발사할 계획이다. 클리퍼는 2030년 목성 궤도에 도착한 뒤 유로파를 수십차례 근접비행하며 유로파의 구성 물질을 분석한다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr