124광년 떨어진 행성에서 ‘생명체 신호’가 사라졌다

<span style="color: rgb(0, 184, 177);">곽노필의 미래창</span>
외계행성 ‘k2-18b’ 관측 결과
생명체 신호 화합물 발견 못해

124광년 거리에 있는 태양보다 작은 별과 이를 공전하는 행성 K2-18b를 묘사한 그림. 새로운 관측에서 생명체가 존재할 수 있을 것이라는 희망은 거의 사라졌지만 물이 풍부한 행성이라는 점은 확인됐다. 케임브리지대 제공

지난 4월 국제적으로 큰 주목을 받았던 외계 행성의 생명체 신호는 새로운 관측 결과, 근거가 희박한 것으로 드러났다.

영국 케임브리지대 니쿠 마두수단 교수(천문학)가 이끄는 연구진은 당시 제임스웹우주망원경(JWS)을 이용해 124광년 거리에 있는 별을 공전하는 외계행성 K2-18b의 대기를 2023년과 2024년 두 차례 관측한 결과, 지구에서 생명체의 생명 활동을 통해 생성되는 디메틸 황화물(DMS)과 디메틸 이황화물(DMDS)의 존재를 강력히 시사하는 신호를 발견했다고 발표했다. 이 물질은 지구에서 생물, 주로 해양 식물 플랑크톤인 조류 같은 미생물에 의해 생성된다. 연구진은 “태양계 너머에서의 생물학적 활동에 대한 역대 가장 강력한 증거"라고 주장했다. 당시에도 관측 데이터의 해석을 둘러싸고 논란이 일었지만 합의점을 찾지는 못했다.

이런 가운데 미국항공우주국(나사) 연구팀이 제임스웹우주망원경(JWST)을 이용해 이 행성을 더욱 상세하게 관측한 결과, 케임브리지대 연구진이 생명 신호로 주장한 기체의 증거는 찾지 못했다고 사전출판 논문 공유집 아카이브에 발표했다. 나사 연구진은 다만 물 또는 액체바다의 존재는 확인했다.

나사 연구진은 또 이 기체가 있더라도 생명체가 아닌 단순한 화학반응을 통해 형성됐을 가능성이 있다고 주장했다. 생명체 신호는 신기루였을 수 있다는 것이다.

과학자들은 행성이 중심별 앞을 지나갈 때 행성의 대기 분자들이 별에서 나오는 빛과 반응해 파장이 어떻게 변하는지를 보고 성분을 파악한다. 연구진은 지난해 이런 방식으로 이 행성을 2024~2025년 네차례 관측한 뒤, 케임브리지대 과학자들과 함께 지금까지 관측을 통해 얻은 모든 데이터를 면밀하게 분석했다.

2023년 제임스웹우주망원경을 이용한 첫 관측에서 얻은 외계행성 K2-18b의 대기 스펙트럼. 나사 제공

물 풍부한 행성인 건 확인…전체 질량의 절반

이번 연구를 이끈 나사 제트추진연구소의 후런위 박사는 이를 통해 K2-18b의 몇가지 특성이 명확해졌다고 뉴욕타임스에 말했다.

첫째 이 행성엔 메탄뿐 아니라 이산화탄소도 존재한다는 점이다.

둘째는 이 행성은 물이 매우 풍부한 천체라는 점이다. 물이 전체 질량의 최대 절반을 차지하는 것으로 파악됐다.

연구진은 물이 정확히 어떤 형태로 존재하는지는 알 수 없다고 밝혔다. 일부는 내부에 얼음으로 존재하고, 또 일부는 표면에서 액체바다를 이루고 있을 수 있다고 덧붙였다.

그러나 디메틸 황화물의 존재를 알려주는 증거는 찾지 못했다. 연구진은 이 물질이 있을 가능성도 있지만 그 농도가 너무 낮아 앞으로도 확실하게 검출되지는 못할 것으로 내다봤다.

옥스퍼드대의 제이크 테일러 교수는 과학전문지 뉴사이언티스트에 관측 정확도가 더 높아진 점을 지적하며 “디메틸 황화물이 대기에서 검출 가능할 정도로 존재하는지에 대한 논쟁은 끝난 것 같다”고 말했다.

연구진은 특히 이 물질의 존재를 생체 신호로 보는 것에 대해 반대했다. 수소가 풍부한 이 행성의 대기는 지구와 근본적으로 다르기 때문이라는 것이다. 연구진은 이 행성의 대기모델을 만들어 화학물질이 서로 어떻게 반응하는지 알아봤다. 그랬더니 이 행성의 대기에선 유기체가 없이도 디메틸 황화물 생성이 가능한 것으로 나타났다. 이는 디메틸 황화물이 있다고 해서 생명체 신호로 봐서는 안된다는 걸 뜻한다.

후 박사는 “우주망원경이 외계 행성에 대한 더 자세한 정보를 밝혀내고, 어쩌면 생명체의 흔적을 찾아낼 수도 있겠지만 외계 행성이 지구와 얼마나 다른지도 이해해야 한다”고 말했다.

연구에 참여하지 않은 제이콥 빈 시카고대 교수(천문학)는 뉴욕타임스에 “(그럼에도) 이번 연구로 K2-18b는 흥미로운 행성이 되었으며, 태양계 너머의 액체 물 환경을 연구할 수 있는 문을 처음으로 열었다”고 말했다.

*논문 정보

A water-rich interior in the temperate sub-Neptune K2-18 b revealed by JWST.

https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.12622

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr