NASA ESA 화성 샘플 귀환 분화구의 고대 생명체 흔적

  "지구 외에 생명체가 존재하는가?" 이 질문만큼 인류의 호기심을 자극하는 것은 없습니다. 최근 탐사 로버 '피서비어런스'(Perserverance)'가 화성의 예제로 분화구에서 다양한 암석 샘플의 과학적 가치와 이 샘플을 지구로 가져오기 위한 도전 과제들을 연일 보도하고 있습니다. 이번 포스팅에서는 생명체의 흔적을 찾기 위해 퍼서비어런스 로버의 관측 데이터와 인류 역사상 가장 대담한 행성 간 왕복 프로젝트인 화성 샘플 귀한 임무의 과학적 의미를 살펴보겠습니다. 

 

 

예제로 분화구의 삼각주와 스트로마툴라이트 탐색

화성 수많은 지형 중 예제로 분화구가 탐사 로버의 착륙지로 선정된 이유는 과거 이곳이 물이 가득 차 있던 거대한 호수였기 때문입니다. 수십억 년 전 화성 표면에 풍부한 물이 흐르던 시절, 강물이 호수로 유입되면서 퇴적물들이 부채꼴 모양으로 쌓여 형성된 삼각주(Delta) 지형이 예제로 분화구에 고스란히 보존되어 있습니다. 지구의 지질학적 역사에 비추어 볼 때, 이러한 삼각주 환경은 유기물과 미생물의 사체가 진흙과 함께 퇴적되어 화석으로 보존되기에 가장 이상적인 조건을 갖추고 있습니다. 우주 생물학자들은 특히 이 지역에서 고대 미생물들이 층층이 쌓여 만들어낸 생물 기원의 퇴적 구조인 스트로마톨라이트(Stromatolite)의 흔적을 찾고자 합니다. 지구의 서호주 지역 등에서 발견되는 고대 스트로마톨라이트 화석이 초기 지구 생명체의 강력한 증거가 되었듯, 퍼서비어런스가 삼각주 가장자리에서 채취한 세립질 이암(Mudstone) 샘플 속에 이러한 미세 지질 구조가 남아있다면 이는 화성 고대 생명체의 결정적인 스모킹 건이 될 수 있습니다.

 

 

 

첨단 분광학을 활용한 유기 분자와 우주 방사선의 영향

퍼서비어런스 로버는 단순히 돌만 줍는 것이 아니라, 자체 장착된 최첨단 장비인 '셜록(SHERLOC)'과 '픽슬(PIXL)'을 이용하여 암석의 화학적 구성과 광물학적 특성을 현장에서 곧바로 분석합니다. 이 중 핵심적인 분석 기법이 바로 자외선 레이저를 대상에 쏘아 산란되는 빛의 스펙트럼을 측정하는 라만 분광법(Raman Spectroscopy)입니다. 로버는 분화구 내의 다양한 암석에서 생명체의 기본 구성 요소인 탄소가 포함된 다양한 유기 분자의 흔적을 포착하는 데 성공했습니다. 하지만 화성에 유기물이 존재한다고 해서 곧바로 생명체가 존재했다고 단정 지을 수는 없습니다. 우주에서 날아오는 혜성이나 운석을 통해 비생물학적 과정을 거쳐 유기물이 전달되었을 가능성도 배제할 수 없기 때문입니다. 화성은 대기가 얇고 자기장이 거의 없어 강력한 우주방사선이 표면에 그대로 쏟아집니다. 방사선은 오랜 세월에 걸쳐 암석 표면의 유기물을 파괴하고 변형시키기 때문에, 과학자들은 방사선의 영향이 닿지 않는 암석 내부 깊숙한 곳에서 오염되지 않은 샘플을 채취하는 데 심혈을 기울이고 있습니다.

 

 

화성 샘플 귀환 임무의 우주 공학적 도전

채취된 소중한 샘플들을 지구로 무사히 가져오기 위한 '화성 샘플 귀환 임무'는 사실상 현대 우주 공학의 한계를 시험하는 거대한 도전입니다. 이 임무는 크게 세 단계로 나뉩니다. 첫째, 현재 퍼서비어런스가 티타늄 튜브에 밀봉하여 화성 표면에 남겨둔 샘플들을 회수선(Sample Retrieval Lander)이 수거합니다. 둘째, 수거된 샘플을 '화성 상승선(Mars Ascent Vehicle, MAV)'이라는 소형 로켓에 싣고 화성 표면에서 쏘아 올려 화성 궤도에 진입시킵니다. 인류 역사상 다른 행성의 표면에서 로켓을 발사하는 것은 이번이 처음입니다. 셋째, ESA가 제작한 지구 귀환 궤도선(Earth Return Orbiter)이 화성 궤도에서 샘플 컨테이너를 도킹하여 낚아챈 후, 지구를 향해 긴 여정을 시작합니다. 이 과정에서 화성의 궤도와 지구의 궤도가 태양을 중심으로 타원형을 그리는 궤도 이심률을 정밀하게 계산하여 최적의 발사 창을 맞춰야만 막대한 연료 소비를 줄이고 안전하게 샘플을 귀환시킬 수 있습니다. 2030년대 초반에 샘플이 지구에 도착하여 전자 현미경과 동위원소 분석기 등 현존하는 최고의 장비들로 분석이 시작된다면, 화성의 지질학적 진화와 태양계 생명체 기원에 대한 우리의 지식은 완전히 새로 쓰이게 될 것입니다.

 

 

화성 샘플 귀한 임무는 단순히 돌덩어리를 수집하는 수준을 넘어서 인류가 우주에서 외롭지 않은 존재인지 확인하기 위한 탐구의 정점입니다. 붉은 행성의 작은 암석튜브 하나에 수입억 년 전 태양계의 기후, 물의 흐름, 어쩌면 존재했을지도 모를 생명체의 흔적이 담겨 있기 때문입니다. 머지않는 미래에 인류 최초로 타 행성의 흙을 우리의 손으로 직접 만지고 분석하게 될 그 순간이 벌써부터 기다려집니다.