오태광의 바이오 산책 <46> 우주생물학(Astrobiology) > News Insight

  지구 이외 우주에 생명체의 존재 여부는 인류에게는 초미의 관심사이고, 대표적으로 수많은 미확인 비행체(Unidentified Flying Object, UFO)에 대한 사진, 동영상에 등장하여 흥미롭기도 하고, 그래서 무한한 경외심을 느낀다. UFO가 만약 실제로 있다면 미지의 우주에서 온 지적 생명체(Extra Terrestrial Intelligence, EI)가 있다는 뜻으로 지구 외에도 생명체가 있다는 것을 의미한다. 

UFO에 대한 자료는 선사시대 이전 고대(古代)에 남겨진 바위에 조각된 부조(예, 고대 이집트 사원 벽(BC 1318-1304)), 그림(프랑스 니오(Niaux) UFO(BC 13,000))등 많은 기원전 미술, 조형물에도 추측할 수 있는 형태를 볼 수 있다. 특히, 근래의 미술 작품인 벽화(코소보 비소키 데카니 수도원 프레스토 벽화(Crucification)), 화가 Bernardino di Betto의 “예수 탄생(Nativity)” 등 뿐만 아니라 우연인지는 모르지만, 미술 작품에서도 UFO의 흔적은 많이 볼 수 있다. 하지만, 아직은 UFO가 공식적으로 확인되지 않아서 미군에서는 UFO란 용어 대신 “미확인 비행 현상 (Unidentified Aerial Phenomena, UAP)”라는 용어를 사용하고 있다.  

 미국 연방하원 정보위 산하 대테러 방첩 소위원회가 50년 만에 청문회(2022년 5월17일)를 열어서 UAP 진상 조사상황을 발표한 결과 기존에 알려진 것보다 2배나 많은 400건이 관측되었다고 보고하였다. 만약, 관측된 것이 UFO라면 생명체가 운행하는 비행물체이기에 우주에는 생물체가 살아갈 뿐만 아니라 높은 지능을 가진 생명체가 존재한다는 것을 인정하는 것이고, UAP이라면 지구상에서 일어나는 자연현상으로 현재 인류의 지식으로 이해할 수 없는 것이다.

우리 손으로 만든 우주발사체 누리호를 2022년 6월 발사에 이미 성공하였고, 최초의 달 탐사선 다누리호가 달 전이궤도에 성공적으로 진입하여 달 상공 100Km의 원 궤도에 진입하여 우리나라도 달 표면의 상세한 정보를 모으고 있다. 이제 우리나라도 당당히 우주개발의 문을 열었기 때문에 우주의 무한한 신비를 푸는 데 동참하여 우주생물학에 관심을 가져야 한다.

우주생물학은 생명현상의 법칙을 우주 또는 천체의 진화와 관련지어 연구하는 학문이고 지구 생물학은 우주생물학의 한 부분으로 간주하고 있다. 지구 이외의 천체에서 생물체가 존재할 것이라는 합리적인 추측은 과학적 존재 확률이 점차 커지고 있다. 이제 지구인이 달을 탐험하고 화성, 목성 등 행성에 이미 인공위성이 도착해 나감에 따라서 지구 밖에서 생물의 존재 여부는 단지 공상 과학이 아닌 실제 실험 대상이 되고 있다. 

 이런 행성 진출 시험 결과는 생물체가 지구외의 행성에 존재하는 것도 매우 중요하지만, 지구 밖에서 인류의 미래 터전을 만들 수 있다는 점에서 매우 중요하다. 지구에서 가까운 우주공간(100Km 이상 공간)에서 생물체의 존재와 살아가는 생태계를 이해하면, 획기적으로 변화하고 있는 미래의 지구 생태계를 예측할 수 있고, 나아가서는 우주로 진출하여 새로운 행성도 지구와 비슷한 생태계를 만들 수 있어서  우주에서 또 하나의 지구와 같은 공간으로 만들어 활용할 수 있는 계기가 될 수도 있을 것이다.

<화성에서 발견된 미생물 유사체>

 화성은 생명체가 살기 어려운 황량한 사진은 1965년 화성탐사선 마리너 4호가 9,800Km 화성 상공에서 찍은 사진에 잘 나타난다. 화성이 생명체를 볼 수 없는 황량한 사진에도 불구하고 2004년도에 미국, 유럽의 인공위성이 마침내 화성에 도착했다. "왜, 미국과 유럽의 인공위성이 경쟁적으로 황량한 화성으로 향할까?" 라는 의문을 가진다. 

  화성에 관한 관심은 화성에서 날아와서 1984년 남극 소행성 탐사 프로그램(ANSMET)을 통해서 남극에서 발견된 ALH84001이란 운석이 발견되었고 분석 결과 화성에서 약 1만 3천 년 전 남극에 도착한 “앨런힐스(Allan hills)”라는 운석 때문으로 생각한다. 앨런힐스를 1만 배 확대한 사진인 <그림 1>에서는 현재 지구상에 생존하고 있는 대장균이나 유산균과 같은 모양과 크기의 막대 모양 미생물 형태가 발견되었다. 형태상 미생물과 유사한 모양은 우연히 만들어진 모양일 수도 있지만, 미생물 유사 체 주위를 분석한 결과 미생물 생존에 꼭 필요한 대사물질인 고리가 많은 방향족 탄소 수화물(PAHs)과 카본 네이트란 물질이 발견되었다.

결론적으로 미생물화석일 가능성이 크다고 판단하였다. 즉, 화성에서는 적어도 미생물이 살았을 가능성이 큰 것이다. 현재 미국 항공우주국(NASA)이 2012년 8월 5일 화성에 착륙시킨 큐리오시티(Curiosity) 탐사선이 보내온 화성 정보로 물이 존재하고 생명체가 살았을 가능성이 큰 것으로 생각한다. 큐리오시티가 10년 동안 고작 28.29Km를 움직이면서 얻은 결과에서도 수심이 거의 1m 정도였던 강바닥을 발견하였고, 미생물이 만드는 메탄을 발견하는 등 생명체의 흔적은 밝혔지만 아직 완전한 결과는 얻지 못했다. 지금의 황량한 화성이 된 이유는 무엇이고, 화성 생명체의 존재(지하?) 여부는 여전히 숙제이다. 이런 문제를 해결하기 위해서 지난 2020년 7월 30일 NASA는 참을성, 인내심이라는 뜻의 새로운 화성탐사선 퍼시비어런스(Perseverance)를 발사하여 2021년 2월에 화성에 도착하여서 많은 결과를 기대하고 있다. 

<우주 정거장을 공격한 우주 미생물>

 지난 2001년 러시아 정부는 갑작스럽게도 과도한 보수비용을 문제 삼아 우주 정거장 미르(Mir)호를 폐기했다. 우주 정거장 미르호를 폐기하면 우주개발 계획에 큰 차질이 생긴다는 과학자들의 우려에도 불구하고 대기권으로 유도하여 불태우고 잔해는 태평양 속으로 가라앉히는 폐기 방법을 택하게 된다. 도대체, 우주 정거장 미르호에서는 무슨 일이 일어났을까? 

미르호는 1986년에 소련의 바이코누르 기지에서 발사되면서 탄생하였고, 1년 후인 1987년에 미르호에서는 우주선 유리창에 끼어있는 이상한 녹색의 이끼 같은 형상의 괴물체를 발견하게 된다. 유리창에 낀 괴물체에 관심을 가지고 시료를 채취하여 지구로 가져와서 러시아소재 생화학 무기 연구소로 옮기어 본격적으로 조사를 하게 된다. 

지상에 내려와서 우주에 비해 온도가 높아지자 괴물체는 걷잡을 수 없을 정도로 아주 빠른 속도로 번식하였고, 결론적으로 이끼 같은 괴물체는 살아있는 미생물임을 알게 되었다. 작은 시험관에서 빠른 속도로 번식하여 짧은 시간에 연구실 전체로 퍼져나가는 놀라운 번식력을 보고 공포를 느낀 과학자들은 문제의 지하 실험실을 몇 겹으로 막아 외부인의 출입을 통제할 뿐만 아니라 외부로 유출되는 것을 방지하려 하였다. 그러나, 불과, 몇 주 사이에 우주 미생물은 지하 연구실 입구를 막고 있던 방호벽인 두꺼운 티타늄(Titanium)을 구멍을 내고 외부로 빠져나오려 하자 경악을 금치 못하였다.

우주 미생물의 번식을 어떻게든 막을 방법을 찾으려 하다 최후의 수단으로 연구소 입구를 수은으로 밀봉키로 하였다. 수은 밀봉을 위해서 군인들이 수은 방사기를 메고 지하로 내려가던 중 이미 우주 미생물이 갉아 먹어서 엘리베이터 줄이 끊어져 인명피해를 보는 무서운 사건이 벌어진다. 결국 연구소 전체의 지상 건축물을 쇠로 만들어진 속이 진공상태의 덮개를 급조하여 막아서 미생물의 외부로 유출되는 것을 막게 하였다. 

그러면, 이렇게 녹색의 이끼 모양으로 자라는 우주 미생물은 어떤 것이 있을까? 궁금해진다. 아마, 광 에너지와 이산화탄소를 이용하는 시아노박테리아(Cyanobacteria)계통의 미생물로 추정하고 있다. 시아노박테리아도 쇠나 티타늄을 먹어 치울 정도로 먹성이 좋지만, 온도가 우주 정거장 외부와 같은 아주 낮은 조건에서는 살아남기 어려운데 어떻게 된 것일까? 여러 가지 가정이 있겠지만, 미르호 표면에 지상에서 오염된 시아노박테리아가 우주로 올라가서 우주의 무시무시한 조건에 살아남아서 무서운 변종으로 변한 게 아닌가(?) 추정한다.

우주 정거장 미르호는 이미 오염된 우주 미생물이 미르호를 계속 갉아먹어 <그림 2>와 같이 허물어지고 있었다. 우주 정거장이 미생물에 의해 파괴된 부품을 새로이 교환하기 위해 부품들이 필요하다는 연락을 받은 과학자들은 계속적으로 우주왕복선을 띄워 이를 고치려고 노력하였지만 역부족이었다. 결국, 대기권 안으로 끌어들여서 마찰열에 의해서 미르호를 불태운 후 최종 태평양에 수장시키게 되었다.

<우주생물학 실험플랫폼>

 중국과학원은 2018년 근거리 우주과학 실험시스템(The scientific experimental system in near space, SENSW)인 연구용 과학 풍선 분석기기 프로젝트(Chinese academy of sciences balloon-borne astrobiology project)를 성공적으로 가동하였다(Laitimes, Lin Wei, Nature Astronomy(2022)). 연구는 <그림 3>에서와 같이 지구상의 20~100Km 고도에 있는 공간은 화성 표면 환경과 유사하게 고 복사, 저압, 저온, 건조 등의 극한 환경인 것을 파악하였다. 이런 환경에서 살아가는 생물은 세포 내 구조의 사슬에 배열된 Fe3O4 성분을 갖는 나노 규모의 자성 입자를 가진 마그네토솜(Magnetosome)을 합성할 수 있는 자기영양세균(Magnetospirillum gryphiswaldense)이였고 이 세균은 화성과 유사한 환경에 적응할 수 있는 미생물로 판단하였다. 이외에도 지구 근처의 우주에서 지구상에서 불가능했던 물리, 화학적 합성, 분해 전환 등의 최정밀 연구가 많이 진척되고 있어서 지구 다르게 우주 공간에서 인류에게유익한 새로운 산물이나 공정을 만들 수 있을 것으로 기대되고 어쩌면 우주공간에 초정밀 공장이 운용이 가능할 것으로 생각한다. 

<맺는말>

  우주생명체라고 하면, UFO와 외계인 이야기가 많고, 높은 지능을 가진 외계인에 대해 들려오는 이야기는 아주 많지만, 공식적으로 연구발표가 없어서 단지 많은 추측만 하고 있을 뿐이다. 하지만, 지구 가까이 있는 우주 생물체에 관한 연구는 가능하고, 우주 정거장 “미르” 사건처럼 지구상공의 우주에 있는 인공위성에서는 일어날 수도 있는 일은 많을 수도 있다. 우리 손안에 닿는 지구상의 우주공간에서 우주생물학의 심도 있는 연구는 지구의 안전을 위해서도 꼭 필요하다고 생각한다. 

인류는 이미 인공위성을 이용하여 달에 인간발자국을 남기고, 화성에서도 이미 로봇으로 할 수 있는 실험적 연구가 시작되고 있지만, 우리가 알지 못하는 괴물 같은 우주 생물이 지구에 온다면 어떤 일이 일어날지는 아직은 아무도 상상할 수 없다. 우리도 인공위성을 통해서 미생물을 우주로 보낸 적이 있는데, 생존율을 확인할 수 없어서 연구가 더 진척되지 않지만 가까운 우주 공간을 유익하게 사용하는 방안도 연구되어야 한다.

저온, 고온, 무중력의 무시무시한 우주 환경에서 살아남기도 어렵지만, 지상에 현존 미생물이 살아갈 수 있다고 하더라도 우주 정거장 미르 최후처럼 어떤 일이 발생할지 모르기 때문에 실제 연구하기에는 어려움이 많다. 근래에는 지상에서 무중력 상태를 만들면 초정밀의 화학합성이 가능하다는 등 많은 시도가 되고 있지만, 실제로 우주공간에서 실험 공간을 만드는 데는 더 많은 연구가 필요할 것이다. 아무튼, 우리도 우주를 개발하는 국제 동반자로서 우주생물학과 우주과학 기술에 관한 연구에 적극적인 참여가 필요하다고 생각한다. 

<ifsPOST>