[BBC] 소행성 '베누' 입자성 먼지에서 생명체 화학적 구성 요소 발견

Asteroid contains building blocks of life, say scientists. The chemical building blocks of life have been found in the grainy dust of an asteroid called Bennu, an analysis reveals. 

소행성 '베누' 입자성 먼지에서 생명체 화학적 구성 요소 발견

 

너비 500m의 바위, 호박돌, 쇄석들로 이루어진 소행성 베누

 

베누(Bennu)라는 소행성(小行星, asteroid, 목성 궤도 또는 그 안쪽에서 태양 주위를 공전하고 있는 행성보다 작은 천체)의 입자성 먼지를 분석한 결과 생명체의 화학적 구성 요소가 발견되었다. NASA 우주선이 채취해 지구로 가져온 우주 암석 샘플에는 풍부한 미네랄(mineral, 無機質, 無機鹽類, 생명을 유지하는 데 필수적인 영양소)과 수천 개의 유기 화합물(有機化合物, organic compound, 구조의 기본 골격으로 탄소 원자를 갖는 화합물)이 들어 있다. 

여기에는 단백질[蛋白質, protein, 생물체 내의 구성 성분, 세포 안의 각종 화학 반응의 촉매 역할(효소), 항체를 형성하여 면역을 담당하는 등 여러 가지 형태로 중요한 역할을 수행]을 구성하는 분자인 아미노산(amino acid, 단백질을 구성하는 성분으로, 모든 생명체에 필수적인 물질)과 DNA의 기본 구성 요소인 핵염기(核鹽基, nucleobase, 핵산을 구성하는 분자 단위체인 뉴클레오사이드의 구성 성분으로 질소를 함유하고 있는 생물학적 화합물)가 포함된다. 

이는 베누에 생명체가 있었다는 것을 의미하지는 않지만, 수십억 년 전 소행성이 지구에 충돌했을 때 이러한 필수 성분을 지구로 전달했다는 이론을 뒷받침한다. 과학자들은 동일한 화합물이 태양계의 다른 세계로도 운반되었을 수 있다고 추정한다. 

이 연구 결과는 네이처(Nature) 저널에 두 편의 논문으로 게재되었다. 런던 자연사 박물관의 우주 광물학자인 세라 러셀(Sara Russell) 교수는 "우리가 이것으로부터 얻은 것은 놀랍습니다. 우리의 기원에 대해 알려주고, 생명이 시작된 곳에 대한 정말, 정말 큰 질문에 답할 수 있게 해줍니다. 그리고 생명이 어떻게 시작되었는지 알고 싶어하지 않는 사람이 누가 있겠습니까?"라고 말했다.  

다양한 유기 분자가 들어있는 베누 샘플

 

베누의 일부를 채취하는 것은 NASA가 시도한 가장 대담한 임무 중 하나였다. 오시리스 렉스(Osiris Rex, 명계의 왕)라는 우주선이 로봇 팔을 펼쳐 폭 500m의 우주 암석을 수집한 다음, 캡슐에 담아 2023년 지구로 돌아왔다. 

약 120g의 검은 먼지가 수집되어 전 세계 과학자들과 공유되었다. 그다지 많은 자료는 아닌 것처럼 들릴 수 있지만, 보물 창고임이 입증되었다. 소행성 한 티스푼 정도가 UK 과학자들에게 보내졌다. 작은 입자들을 연구해온 러셀 교수는 "모든 알갱이가 베누에 대해 새로운 것을 알려줍니다."라고 말했다. 

새로운 연구에 따르면 우주 암석에는 지구 대기에서 가장 많은 비중을 차지하며, 또한 지구상의 모든 생명체의 구성물인 질소((窒素, Nitrogen)와 우주에서 수소, 헬륨, 산소 다음 4번째로 풍부한 원소로서 탄소 화합물은 다양한 유기 화합물을 구성할 수 있고, 상온 상태에서 중합체(重合體, polymer)를 형성할 수 있기 때문에 생명과 밀접한 관련이 있는 탄소(炭素, Carbon)가 풍부한 화합물이 가득 차 있다. 

베누 샘플의 미네랄을 확인한 주사 전자현미경 사진

 

여기에는 지구 생명체가 단백질을 만드는 데 사용하는 20가지 아미노산 중 14가지와 DNA를 구성하는 고리 모양 분자 4가지(아데닌, 구아닌, 시토신, 티민)가 모두 포함된다. 이 연구에서는 또한 다양한 미네랄과 소금(체액에 존재하며, 삼투압 유지에 중요한 구실을 하므로 생명체에 중요함. 체액이 알카리성을 띠도록 유지하고, 완충물질로는 산과 알칼리 평행을 유지시켜 줌)을 발견하여 소행성에 물이 한때 존재했음을 시사했다. 생화학 반응(이화작용과 동화작용)에 중요한 암모니아(ammonia, NH3, 끓는점이 약 -33도이므로 실온에서 기체 상태로 존재. 직간접적으로 많은 화학물질 합성의 구성 요소)도 샘플에서 발견되었다. 

이러한 화합물 중 일부는 지구에 떨어진 우주 암석에서 발견되었지만 다른 화합물은 지금까지 감지되지 않았다. 러셀 교수는 "정말 믿을 수 없을 정도로 풍부합니다. 운석에서 본 적이 없는 미네랄과 그 조합으로 가득 차 있습니다. 연구하기에 정말 흥미로운 일이었습니다."라고 말했다. 

이 최신 연구는 소행성이 지구에 물과 유기 물질을 가져왔다는 증거를 늘리는 데 도움이 된다. 자연사 박물관의 애슐리 킹(Ashley King) 박사는 "초기 태양계(太陽系, Solar System)는 정말 격동적이었고 베누와 같은 수백만 개의 소행성이 날아다녔습니다."라고 설명했다. 태양계는 우리 은하의 오리온자리 나선의 팔 부분에 위치하고 있고, 태양을 중심으로 돌고 있는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 8개의 행성과 세레스, 명왕성, 에리스 등의 왜소행성(Dwarf Planet), 각 행성들 주위를 돌고 있는 위성, 소행성, 그리고 혜성 등으로 이루어져 있다. 태양계 질량 중 약 99.85%를 태양이 차지하고 있으며, 행성들은 단지 약 0.135%밖에 되지 않는다. 그 외 질량은 위성, 소행성, 혜성 등이 채우고 있다. 

아이디어는 소행성들이 어린 지구를 폭격하여 바다를 제공하고 생명을 가능하게 하는 성분을 우리 행성에 뿌렸다는 것이다. 하지만 지구가 우주 암석에 맞은 유일한 세계는 아니었다. 소행성은 다른 행성과도 충돌했을 것이다. 

킹 박사는 "지구는 지금까지 생명체를 발견한 유일한 장소라는 점에서 독특하지만, 소행성이 태양계 전역에 탄소와 물이라는 성분을 공급했다는 것을 알고 있습니다. 그리고 지금 우리가 이해하려고 하는 중요한 것 중 하나는 적절한 조건이 있다면 왜 지구에 생명체가 있는가 하는 것이고, 그렇다면 태양계의 다른 곳에서도 생명체를 찾을 수 있을까요?"라고 반문했다.  

과학자들이 계속해서 답을 찾으려고 노력할 핵심 질문이다. 그들은 앞으로 수십 년 동안 베누에서 가져온 먼지와 아직 탐험해야 할 우주 이웃에 대한 연구를 해야 한다. 

기사 Rebecca Morelle, Science Editor, Alison Francis, Senior Science Journalist
원문 https://www.bbc.com/news/articles/c7vd1zjlr5lo