지구 산소 기원 논란…해저 4000m '암흑 산소' 검증 나선다

심해에는 망간이나 코발트 등 다양한 금속을 포함한 단괴(nodule)가 있어 자원 채굴 대상으로 주목받는다. ROV KIEL 6000, GEOMAR/위키미디어 제공

빛이 들지 않는 해저 4000m 심해의 광물 덩어리가 산소를 만들어 지구에 공급할 수 있다는 이른바 '암흑 산소'에 대한 연구결과를 제시해 지구 산소의 기원을 두고 논란을 일으킨 연구팀이 추가 검증 실험에 나선다.

28일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 따르면 암흑 산소 존재 가능성을 확인하는 새로운 심해 탐사 연구가 추진될 예정이다.

2024년 7월 앤드루 스위트먼 영국 스코틀랜드 해양과학협회(SAMS) 교수가 이끈 국제공동연구팀은 해저 4000m 심해 평원에서 망간 단괴로 대표되는 광물 덩어리인 '다금속 단괴(polymetallic nodule)'들이 마치 배터리처럼 작용하고 물을 전기분해해 산소를 만든다는 내용의 연구결과를 국제학술지 '네이처 지구과학'에 공개했다.

암흑 산소 가설이 사실로 밝혀질 경우 현재 지구 생명체가 소비하는 산소의 주 공급원이 세균의 광합성이 아닐 수도 있다는 뜻으로 과학계에 파장이 예상된다. 산소 공급원인 단괴에서 자원을 얻는 심해 채굴이 심해 생태계에 악영향을 줄 수 있다는 관점도 함께 제시됐다.

당시 실험 과정에서 산소가 제대로 배출되지 않았거나 장비에서 누출된 전기가 전기분해를 일으켜 산소가 검출됐을 가능성이 제시되며 논란이 일었다.

연구팀은 5월까지 암흑 산소의 존재를 검증하기 위한 실험을 설계해 연구선 '노틸러스호'를 타고 암흑 산소의 최초 발견지인 미국 하와이와 멕시코 사이의 해저 평원 클라리온-클리퍼튼 지대(CCZ)로 향할 예정이다. 

특수 제작된 탐사 장비에는 바닷물 속의 수소이온농도(pH)를 측정하는 센서가 장착된다. pH 수치가 높으면 물 분자가 분해되고 분자 산소가 생성되고 있다는 증거가 된다. 전극 배열을 통해 단괴들 사이의 전압 차이를 측정해 물 분해를 할 수 있을 정도의 전기가 발생할 수 있는지도 확인한다.

실험 결과에 따라 산소 발생이 단괴와 미생물에서 독립적으로 작용하거나 함께 작용하는지 확인할 수 있을 것으로 기대된다.

스위트먼 교수는 "해양 생태계에서 암흑 산소의 역할을 이해하는 것이 중요하다"며 "채굴 피해를 최대한 제한하는 채굴 방안을 제안할 수 있기 때문"이라고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/d41586-026-00266-9
- doi.org/10.1038/s41561-024-01480-8

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]