생명의 필수 물질 ‘아연’…운석 타고 지구 왔다

英 케임브리지·임페리얼칼리지런던 연구진
지구 충돌한 운석 분석해 아연 기원 찾아

영국 케임브리지대와 임페리얼칼리지런던(ICL) 연구진은 지구에 떨어진 운석을 분석해 생명체 탄생을 이끈 아연이 우주 방사선의 영향을 받지 않은 운석에서 유래했다고 밝혔다. 일반적인 운석(왼쪽)은 우주 방사선의 영향을 받아 아연이 기화돼 사라졌으나, 우주 방사선 영향을 덜 받은 운석(오른쪽)은 많은 양의 아연을 함유하고 있다./레이사 마틴스, 로즈 핀들레이

지구에서 생명체 탄생을 이끈 아연이 어디서 왔는지 확인됐다. 극소수의 운석이 우주 형성 초기 강력한 방사선의 영향에서 살아남아 지구에 떨어져 아연을 전달했다. 이번 연구 결과는 우주에서 생명체의 흔적을 찾기 위한 탐사에서 활용될 수 있을 것으로 보인다.

영국 케임브리지대와 임페리얼칼리지런던(ICL) 공동 연구진은 12일 “지구 생명체가 태어나기 위해 필요했던 아연은 우주 방사선에 녹지 않은 운석을 통해 지구 형성 초기에 축적됐다”고 밝혔다. 연구 결과는 이날 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다.

레이사 마틴스 케임브리지대 교수는 “생명이 진화하는 데 필요한 재료가 어디에서 왔는지는 생명의 기원에 대한 가장 근본적 질문”이라며 “재료가 어디에서 왔는지 알면 생명체 출현에 대한 단서를 얻을 수 있다”고 말했다.

생명체가 살아가기 위해서는 다양한 물질이 필요하다. 세포를 구성하고 에너지를 만드는 탄수화물, 단백질, 지방 같은 기초 영양소는 물론 양은 적지만 생리 기능 조절을 맡는 미네랄도 필수 물질이다. 생명체의 기원을 찾는 연구자들은 지구에 이 같은 물질이 어떻게 나타났는지 연구 중이다.

아연은 생명 활동에 필수적인 물질 중 하나다. 효소나 단백질에 포함돼 성장과 발육, 생식에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 혈당을 조절하는 인슐린은 아연에 의해 조절된다. 아연은 생명체 탄생에 반드시 필요한 물질이다. 유전자 DNA를 복제하려면 징크핑거(zinc finger) 구조를 가진 단백질이 결합해야 한다. 징크핑거는 아연을 중심으로 단백질이 접혀 있는 구조다.

연구진은 아연이 우주에서 떨어진 운석에서 나왔을 것으로 보고 실험을 진행했다. 지구에 떨어진 여러 운석 시료를 모아 아연을 분석했다. 이후 분석 결과를 지구가 만들어지던 시기 주변 천체를 추적하는 시뮬레이션(가상실험)에 넣어 당시 조건을 재구성했다.

실험 결과 과거 지구에 떨어진 운석은 크게 두 가지였던 것으로 나타났다. 대부분을 차지하는 ‘녹은(melted)’ 운석은 초기 우주의 강한 방사선에 녹아내리면서 아연이 대부분 소실됐다. 아연은 고체에서 쉽게 기화되는 금속으로, 방사선이 만든 강한 열에 우주 공간으로 날아갔다.

일부 운석은 방사선의 영향을 거의 받지 않고 아연을 가진 채로 지구에 떨어졌다. 이 같은 운석은 전체 충돌 운석 중 30% 수준에 불과하지만, 여기서 지구 전체 아연 중 90%가 나온 것으로 나타났다.

연구진은 이번 연구 결과가 지구에서 나타난 생명체의 기원을 밝히는 동시에 우주에서 생명체의 흔적을 찾는 연구에 도움이 된다고 밝혔다. 현재 우주 생명체 탐사는 생명체에 적당한 온도와 물이 있는지 확인하는 방식으로 이뤄지고 있으나, 인근 운석의 아연 함유량을 조사하면 탐사 성공률을 높일 수 있다는 것이다.

마틴스 교수는 “지구의 아연 형성 과정과 비슷한 일은 다른 행성에서도 일어날 가능성이 크다”며 “생명체 거주 가능 행성을 찾을 때 인근 소행성이나 먼지 알갱이들이 모인 작은 미행성이 어떤 과정으로 형성됐는지 살펴보는 것도 필요하다”고 말했다.

참고 자료

Science Advances(2024), DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.ado4121

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