외계 생명체의 흔적을 찾았을까? K2-18b의 대기에서 발견된 놀라운 분자들

 

NASA Exoplanet Exploration Program (exoplanets.nasa.gov)

우주에서 온 신호? K2-18b에서 시작된 이야기

지구에서 약 124광년 떨어진 곳에 있는 외계 행성 K2-18b. 이 행성은 작은 별(K형 왜성)을 도는 슈퍼 지구(super-Earth)로, 과학자들이 외계 생명체의 흔적을 찾기 위해 집중적으로 관찰하고 있는 천체예요. 이 행성은 크기가 지구보다 2.6배나 크고, 질량은 약 8.6배로 알려져 있어요. 중요한 건, 이 행성의 표면 또는 대기에 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 있다는 점이죠. 물이 있다면, 생명도 있을 수 있다는 얘기니까요!

2023년 9월, NASA의 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 이 K2-18b의 대기를 관측했는데요, 바로 이때 놀라운 물질들이 포착되었어요. 그중 가장 주목받은 건 바로 디메틸설파이드(DMS)라는 분자였어요.

디메틸설파이드(DMS)란?

디메틸설파이드는 생명체가 만들어내는 특이한 물질이에요. 지구에서는 주로 플랑크톤이나 박테리아 같은 작은 생물들이 DMS를 생산해요. 이 물질은 바다의 향기를 만드는 성분 중 하나이기도 하죠. 중요한 건, 지금까지는 오직 생명체만이 이 분자를 만들어낸다는 사실이에요.

그런데, 바로 이 DMS가 외계 행성 K2-18b의 대기에서 관측된 거예요. 과학자들이 이 데이터를 바탕으로 분석한 결과, DMS의 존재 가능성을 통계적으로 유의미하게 검출했다고 밝혔어요.

"Our spectral retrievals indicate the possible presence of dimethyl sulfide (DMS), a molecule which, on Earth, is only produced by life."
- Madhusudhan et al., 2023

논문의 정체는?

이 연구는 니쿠 매두수단(Nikku Madhusudhan) 교수가 이끄는 케임브리지 대학교 연구팀에 의해 수행되었어요. 논문은 2023년 말, 세계적으로 권위 있는 저널인 The Astrophysical Journal Letters에 게재되었어요.

• 📄 논문 제목: "Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere of K2-18b"
• 🧠 논문 링크: https://arxiv.org/abs/2309.05493

이 논문에서는 K2-18b가 Hycean 행성(hydrogen + ocean)일 가능성을 강조하고 있어요. 즉, 수소가 많은 대기와 물이 있는 표면을 가진 새로운 종류의 외계 행성이라는 이야기죠. 이 개념은 생명체가 존재할 수 있는 환경을 넓히는 데 큰 역할을 해요.

어떻게 이런 걸 측정했을까?

제임스 웹 우주망원경은 엄청 민감한 적외선 스펙트럼 분석 장비를 갖추고 있어요. K2-18b가 별 앞을 지나갈 때, 별빛이 행성의 대기를 통과하면서 흡수되는 파장을 측정해요. 이 파장을 분석하면, 대기에 어떤 분자가 있는지 알아낼 수 있답니다. 이 방법을 전이 스펙트럼(transit spectroscopy)이라고 해요.

JWST는 DMS뿐만 아니라 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)도 대기 중에서 검출했어요. 이 두 분자도 지구에서는 생명 활동과 관련이 많기 때문에, 함께 발견되었단 사실이 엄청난 의미를 갖고 있어요.

정말 생명이 있다는 뜻일까?

과학자들은 아주 조심스럽게 말해요. 지금 단계에서는 "가능성"일 뿐이지만, 중요한 건 비생물학적으로 DMS가 만들어졌다는 증거는 현재로선 거의 없다는 거예요. 생명 외에 다른 방식으로 DMS가 만들어지기 어렵기 때문에, 생명의 존재 가능성을 암시한다고 보는 거죠.

물론, 행성의 기후나 지질 작용 등 아직 모르는 변수들도 있어서, 완벽하게 단정하긴 어렵답니다. 하지만 이번 발견은 앞으로의 외계 생명체 탐사에 기준을 바꾸는 중요한 전환점이 될 수 있어요.

앞으로의 계획은?

이제 JWST는 K2-18b에 대한 추가 관측을 계속 진행할 예정이에요. 더 정확한 데이터를 통해 DMS가 실제로 존재하는지, 그 양은 어느 정도인지, 그리고 생명과 어떤 연관이 있는지 분석할 거예요. 또, 다른 Hycean 행성 후보들도 탐색해서, 비슷한 패턴이 반복된다면 생명 존재의 가능성은 더 높아지겠죠!

그리고 NASA 외에도 유럽우주국(ESA), 일본우주항공연구개발기구(JAXA)도 외계 생명체 탐사를 위한 프로젝트를 활발히 진행 중이에요. 특히 ESA의 "아리엘(ARIEL)" 미션은 다양한 외계 행성의 대기를 분석하는 데 초점을 맞추고 있어서, DMS 같은 분자의 검출이 더 늘어날 수도 있어요.

우리가 알게 된 것들 정리!

1. K2-18b는 생명체가 살 수 있을지도 모를 행성이라는 점에서 주목받고 있어요.
2. 디메틸설파이드(DMS)는 생명이 존재할 가능성을 보여주는 강력한 단서예요.
3. JWST를 통해 메탄과 이산화탄소도 검출되었고, 모두 생명과 연결된 분자들이에요.
4. 아직 생명체가 있다는 결론은 아니지만, 이렇게 유의미한 단서들이 여러 개 발견된 건 이례적인 일이에요.
5. 앞으로 더 많은 관측과 분석이 이루어지면, K2-18b는 인류 최초의 외계 생명 발견지로 기록될 수도 있어요.

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