지난해 10월 말, 미국 항공우주국 나사(NASA)는 달에서 기지를 운영할 정도의 ‘충분한 물’이 발견됐다는 결정적인 증거를 공개했어요. 과연 달에서 발견된 물이 의미하는 것은 무엇일까요? 그리고 과연 우주에서 생명이 살 수 있을 정도로 풍부한 물이 존재하는 천체는 지구밖에 없는 걸까요? 지금부터 톡톡 친구들의 호기심 해결사 S기자와 함께 달나라 로 떠나 봅니다. 

삐빕- “달 표면에서 물 분자 발견”
2020년 10월 27일, 나사(NASA)는 국제 학술지 '네이처 천문학'에 “달 표면에서 물 분자 (H2O)의 분광 신호를 포착했다.”라는 연구 결과를 공개했어요.

달의 남쪽과 북쪽 극지방에는 1년 내내 햇빛이 비치지 않아 얼음 형태로 물이 보존 될 수 있는 ‘영구 음영지역’이 넓게 분포해 있어요. 실제로 지난 2018년 10월에는 인도 항공우주국이 영구 음영지역 부근의 크레이터를 중심으로 ‘작은 얼음 알갱이(서리)’가 뒤덮여 있다는 것을 알아냈어요.

그런데 이번에 적외선 천문대 성층권 관측소(SOFIA)에서 적외선 카메라로 달을 관 측한 결과, 달 극지방에는 생각보다 꽤 많은 양의 물이 저장돼 있었어요. 그것도 ‘액체상태’로 말이에요. 게다가 극지방이 아닌 햇빛이 비치는 달 표면 부분에서도 물 분자가 발견됐습니다. 물 분자는 달 표면 토양 알갱이 사이사이에 들어있는 것으로 추정됩니다. 특히 남극에는 가로, 세로 길이 1m 면적(1㎥)의 땅마다 약 340㎖ 정도로 꽤 많은 양의 물을 머금고 있었는데요. 이는 지구에서 가장 건조하다는 사하라 사막 수분 함량의 100분의 1 수준입니다. 

나사는 “달의 물이 어떻게 생성됐는지, 그리고 물이 어떻게 증발하지 않고 달 표면에 남아 있는지, 또 물을 가공할 수 있는지 등 의문을 풀지 못했지만, 이번 발견은 2024년 달로 떠나게 될 아르테미스 프로젝트와, 2020년대 안에 장기적으로 사용할 수 있는 달 기지를 건설하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔어요. 

액체상태로 발견된 물의 의미!
과학자들이 고체상태인 얼음도 아니고, 기체상태인 수증기도 아닌 ‘액체상태’로 된 ‘물’ 분자를 발견한 것에 환호하는 이유는 무엇일까요? 

첫 번째, 물은 인류를 비롯해 모든 생물의 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 성분입니다. 그래서 물이 있으면 생명체가 있을 확률이 크다고 봐요. 이미 지구에서 모든 생명에겐 없어선 안 될 물질이라는 것이 입증됐기 때문이에요. 만일 어떤 미지의 생물이 꼭 물을 기반으로 생명활동을 하지 않는다고 해도, 물은 다른 물질을 녹이는 ‘용매제’의 역할을 하기 때문에 대부분의 물질을 생명체의 몸에 흡수하기 좋은 상태로 만들어 준답니다.

두 번째, 물 분자는 우주에서 가장 풍부한 원소인 수소(H) 2개와 산소(O) 1개의 결합으로 이루어져 있어요. 우주에서 수소는 로켓의 연료나 우주 장비의 냉각수로 사용되고, 산소는 우주인의 호흡을 도와요. 물 분자를 모으면 우주인이 마실 물도 얻을 수 있죠. 그런데 물은 우주선에 대량으로 실어 보내려면 비용이 많이 들어요. 따라서 달에서 직접 얻어 쓰는 것이 훨씬 효율적이랍니다. 

생명이 살 수 없는 천체 ‘달’

지구로부터 약 38만㎞ 떨어져 있는 ‘달’은 지구 주위를 공전하는 지구의 위성입니다. 지구에는 끊임없이 솟아나고 사라지는 지표, 지구 표면의 약 70% 이상을 차지하는 물, 바다, 소행성이나 우주선(宇宙線) 같은 우주의 위험요소로부터 지구를 보호하는 대기가 있어요. 덕분에 동식물들은 오랜 시간 동안 탄생과 죽음을 반복하며 지금까지 지구에서 살아올 수 있었답니다.

그렇지만 달은 지구와 달라요. 달에는 우주에서 날아오는 우주광선을 막아 줄 대기도, 생명 탄생의 요람이라고 불리는 바다도 없습니다. 대기가 없으니 우주선 뿐 아니라 우주 여기저기에서 날아오는 크고 작은 운석 덩어리를 맞는 것은 일상이고, 뜨거운 태양열을 막거나 가두지 못해 낮에는 기온이 105도로 올라갔다가 밤에는 -155도 까지 뚝 떨어져요. 따라서 달은 생명체가 살아가기에 정말 혹독한 환경을 가진 암석 덩 어리에 지나지 않는다고 보면 됩니다. 

달 탐사는 ‘우주 탐사’ 위한 큰 그림
현재 미국, 러시아, 일본, 중국 등의 나라는 달 기지 건설 및 달 탐사를 위해 뜨거운 경쟁을 벌이고 있어요. 이유는 달이 우주를 탐사하기 위해 아주 적절한 조건을 가지고 있기 때문입니다. 

달의 중력은 지구보다 6배 작아서 이곳에 기지를 세우고 우주 탐사용 로켓 한 대만 만들어도 지구에서보다 훨씬 저렴한 비용으로 만들 수 있어요. 또한 달에는 지구에 거의 존재하지 않는 희귀 에너지 자원 ‘헬륨-3’, ‘우라늄’, ‘백금’ 등도 잔뜩 있어요. 특히 1g당 40톤의 전기에너지를 생산할 수 있는 헬륨-3는 달에 약 1백만 톤 가량 쌓여 있는 것으로 추정되고 있죠. 이것을 지구로 가져올 수만 있다면 앞으로 500년간 전 세계인들은 연료 걱정을 하지 않아도 된답니다. 

물 존재하는 또 다른 천체가 9곳? 
태양계에 속해 있는 8개 행성 가운데 생명체가 살 수 있을 정도로 충분한 물이 있는 행성은 오직 지구뿐입니다. 그런데 과연 태양계 내에 물 분자가 존재하는 천체는 지구와 달 밖에 없을까요? 언뜻 생각해보면 그럴 것 같기도 하지만, 정답은 ‘아니오.’ 태양계 내에는 무려 9곳의 천체에 물이 존재한다는 사실! 

나사는 우리 태양계 안에 물과 바다가 있고, 아마 생명체까지 있을지 모를 천체 9곳을 공개했어요. 목성의 달(위성) 가니메데, 칼리스토, 유로파, 토성의 달 타이탄 미마스, 엔켈라두스, 해왕성의 달 트리톤, 왜소행성 세레스, 명왕성 등입니다. 이들 천체에는 지표면 아래 거대한 바다를 품고 있거나, 저수지와 같은 호수가 있는 것으로 추측해요. 

한편, 나사 과학자들의 연구에 의하면, 믿기 어렵겠지만 한때 화성은 물로 가득 차 있던 행성이었다고 해요. 물의 양은 지구 남극의 물보다 훨씬 많았죠. 하지만 무슨 이유에서인지 현재는 그 물이 다 어디로 사라졌는지 바싹 메마른 땅밖에 남지 않았어요. 알다가도 모를 우주의 신비입니다. 하루빨리 우주의 비밀을 풀고, 드넓은 우주를 개척해 마음껏 누비는 날이 오기를 바라봅니다.  

■ <톡톡> 2020년 12월호 해당 페이지 안내 

*에듀진 기사 URL: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=35209 
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