지구에서 가장 깊은 곳에 사는 유기체가 화성의 외계 생명체에 대한 단서를 가지고 있을 수도 있다

 

 

화성 표면 아래 깊은 곳에 살아남을 수 있는 생명체를 이해하기 위해 우리는 지구에서 가장 깊고 오래된 생물체를 살펴볼 필요가 있습니다.

 

화성은 붉은 행성일 뿐만 아니라 습한 행성이기도 합니다. 8월 12일, 미국 연구자들은 행성의 암석 껍질 깊숙한 곳에 거대한 액체 물 저장소가 있다는 증거를 보고했습니다.

이 데이터는 4년 동안 1,300건 이상의 화성 지진을 기록한 NASA의 Mars Insight Lander에서 나왔습니다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고 스크립스 해양학 연구소의 지구물리학자인 바샨 라이트가 이끄는 연구원들은 착륙선에 도달한 지진파를 연구했고, 그 지진파가 젖은 바위층을 통과했다는 결론을 내렸습니다 . 화성의 표면은 척박한 사막이지만, 라이트의 데이터는 11.5~20km(7.1~12.4마일) 깊이의 바위에 상당한 양의 물이 갇혀 있음을 시사합니다.

화성에 생명체가 존재한다면 지하에 존재할 수도 있습니다.

로스앤젤레스에 있는 남가주 대학의 지하 미생물학자인 캐런 로이드는 "그들이 맞다면,"라고 말한다. "이것은 게임 체인저가 될 거라고 생각해요."

 

화성의 지하수는 화성에서 지하 생명체가 존재할 가능성을 열어줍니다. 지난 수십 년 동안 지구 깊숙한 곳에 거대한 생물권이 숨겨져 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이제는 화성에서도 마찬가지일 수 있는 듯합니다. 화성 생명체가 존재한다면 지하에 있을 수도 있습니다.

깊은 생물권

30년 이상 생물학자들은 지구 지하 깊은 곳 에서도 생명이 지속된다는 증거를 축적해 왔습니다. 연구자들은 해저와 대륙을 깊이 파고들어 묻힌 퇴적물과 심지어 단단한 암석의 층과 결정 사이에서도 생명을 발견했습니다.

어둠 속에 사는 이 생명체의 대부분은 단세포 미생물, 특히 박테리아와 고균입니다. 이 두 거대한 그룹은 지구상에서 가장 오래된 생명체로 알려져 있습니다. 이들은 동물과 식물보다 훨씬 오래전인 30억 년 이상 존재해 왔습니다.

지난 20년 동안 심해 생물권이 매우 다양하다는 사실도 밝혀졌습니다 . 스위스 취리히 연방 공과대학의 지생물학자 카라 마그나보스코는 "실제로 지하 깊은 곳에는 다양한 종류의 유기체가 살고 있습니다."라고 말합니다.

박테리아는 문(phyla)이라는 큰 그룹으로 나뉜다. 추정 1,300개 중 공식적으로 확인된 그룹은 수십 개에 불과하다 . Magnabosco는 "이 문은 거의 모두 지하에서 발견할 수 있다"고 말한다.

 

그들이 고르게 분포되어 있다는 것은 아닙니다. 2023년 메타 분석에 따르면 육지 아래의 대부분 생태계는 Pseudomonadota 와 Firmicutes 라는 두 문 이 지배적이었습니다 . 다른 유형의 박테리아는 훨씬 더 드물었지만, 이전에 본 적이 없는 문이 포함되었습니다.

이 미생물은 칠흑같이 어두워서 표면에 있는 광합성 생물처럼 햇빛에서 직접 에너지를 얻을 수 없습니다. "정말 중요한 것은 그들이 대체로 태양에 의존하지 않는다는 것입니다." 로이드가 말합니다.

또한 그들은 위에서 오는 영양소와 같은 다른 입력을 받지 못합니다. 이러한 깊은 생태계 중 다수는 "표면과 완전히 분리되어 있습니다"라고 Magnabosco는 말합니다.

대신, 이러한 생태계는 화학 합성에 기반을 두고 있습니다. 미생물은 화학 반응을 수행하여 에너지를 얻고, 주변 암석과 물에서 화학 물질을 흡수합니다. 예를 들어, 메탄이나 황화수소와 같은 가스를 원료로 사용할 수 있습니다. 로이드는 "지하에는 매우 다양한 화학 반응이 있습니다."라고 말합니다. "우리 중 많은 사람이 생명을 유지하는 새로운 반응을 찾는 데 많은 시간을 보냅니다."

 

화학합성 미생물은 우리가 시간을 보내는 햇볕이 잘 드는 표면 지역에서는 드물고 바다 깊은 곳과 단단한 지하에 국한되어 있기 때문에 이질적으로 보일 수 있습니다. 하지만 그들은 지구상에서 가장 오래된 종류의 생물 중 일부 입니다. 생명의 기원에 대한 일부 가설은 지구상의 첫 번째 생명이 화학합성이었다고 가정합니다.

 

지구 바다 깊은 곳에 사는 느린 미생물처럼 화성의 미생물도 영양소가 부족함에도 불구하고 생명을 유지하고 있을 수 있습니다.

 

단세포 미생물이 지하를 지배하지만, 희귀한 동물도 몇 마리 있습니다. 2011년 연구에서 남아프리카 광산에서 0.9~3.6km(0.6~2.2마일) 깊이의 균열수에서 선충류 벌레를 발견했습니다. 물은 적어도 3,000년 동안 거기에 있었던 것으로 보이며, 선충류 개체군은 수천 년 된 것일 수 있음을 시사합니다. 2015년 후속 조사에서 1.4km(0.9마일) 깊이의 균열수에서 편형동물, 분절 벌레, 윤충류, 절지동물을 발견했습니다 . 그곳의 물은 최대 12,300년 된 것입니다. 이 동물들은 바위 표면의 얇은 미생물 막을 먹고 있었습니다.

우리에게 깊은 지하 공간은 살기에 매우 도전적인 장소처럼 보입니다. 표면에 비해 미생물 개체군은 희소하지만, 살기에 좋은 바위도 엄청나게 많습니다. 2018년 Magnabosco와 그녀의 동료들은 전 세계 시추 현장에서 얻은 세포 수와 다양성에 대한 데이터를 결합하여 대륙 아래에 서식하는 바이오매스의 규모를 추정했습니다. 그들은 지구 대륙 아래에 2~6×10^29개의 세포가 서식한다고 추정했습니다. 이에 비해 관측 가능한 우주에는 약 10^24개의 별만 있습니다 .

"우리 발 아래에는 숫자적으로 매우 많은 세포가 있습니다." Magnabosco가 말합니다. 사실, 그녀는 지구상의 모든 박테리아와 고균의 약 70%가 지하에 있다고 말합니다 .

 

생물권이 얼마나 깊이 뻗어 있는지는 아직 명확하지 않습니다. 생명체는 아마도 상한 온도가 있겠지만 정확히 어디에 있는지는 알 수 없습니다. 용암 표면에서는 아무것도 살 수 없지만 일부 미생물은 놀라울 정도로 높은 열을 견뎌낼 수 있습니다. Methanopyrus kandleri 라는 고균은 122C (252F) 에서도 생존하고 번식할 수 있습니다.

 

지하로 충분히 깊이 들어가면 압력도 문제가 됩니다. 암석의 종류도 중요한데, 이는 발생할 수 있는 화학 반응 과 그곳에서 살 수 있는 화학 합성 미생물의 종류에 영향을 미치기 때문입니다. 로이드는 "하지만 [생명이 얼마나 깊이 존재하는지] 숫자를 알려드릴 수는 없습니다. 아직 도달하지 못했고, 그렇게 깊이 뚫지 못했기 때문입니다."라고 말합니다. 한계는 놀라울 정도로 깊을 수 있습니다. 진흙 화산에서 채취한 샘플에 대한 2017년 연구에 따르면 해저 10km(6.2마일) 아래에서 생명체가 살 수 있다고 합니다.

이러한 생명체 중 일부는 매우 느리게 살아갑니다. "물론 지하의 큰 부분, 주로 바다 아래에는 수백만 년 동안 아무 일도 일어나지 않습니다." 로이드가 말합니다. 위에서 새로운 영양소가 들어오지 않고 탈출할 방법도 없기 때문에 이러한 장소의 미생물은 음식이 거의 없습니다. "즉, 새로운 세포를 만드는 데 필요한 에너지가 없습니다." 그녀가 말합니다. 대신 그들은 신진대사를 늦추고 거의 정지 상태에 있습니다. "단일 세포가 수천 년 이상 살 수 있다는 것은 사실 매우 합리적입니다."

바위와 물 사이의 화학 반응에 의존하며 매우 느린 대사율을 보이는 이런 종류의 생명체는 화성 표면 아래 깊은 곳의 물이 풍부한 암석에서 발견될 가능성이 있습니다.

 

화성의 미생물

 

지금까지 화성에서 생명체가 존재한다는 확실하고 직접적인 증거는 없습니다. 수십 년간 화성에 무인 탐사를 했음에도 불구하고요. 표면은 건조하고 차갑고, 살아있는 유기체는 화성 탐사선 카메라에 잡힌 적이 없습니다.

하지만 협곡과 같은 특징은 수십억 년 전 화성 표면에 흐르는 물이 있었음을 강력히 시사합니다. 그 물 중 일부는 아마도 우주로 사라졌을 것이지만, 라이트의 팀은 그 중 대부분이 지하에 있다고 결론지었습니다.

"우리는 물이 우리가 아는 생명체의 전제 조건이라는 것을 알고 있습니다." 로이드가 말합니다. 그래서 아마도 화성 표면은 예전에는 살 수 있었지만 지금은 지하만이 살 수 있는 것일 수도 있습니다. "저는 생명체가 어떻게든 묻힐 것이라는 생각을 항상 선호했습니다." 그녀가 말합니다.

지구 바다 깊은 곳에 사는 느린 미생물처럼, 화성의 미생물은 영양소가 부족함에도 불구하고 생명을 유지하고 있을지도 모릅니다 . Magnabosco는 "우리의 지하에서 일어나는 것과 같은 종류의 과정이 화성에서도 일어날 수 있습니다."라고 말합니다.

 

만약 화성에서 생명체가 발전할 수 있었다면, 오늘날에도 여전히 생존하고 화성에 있을 가능성이 매우 높습니다. – Cara Magnabosco

 

지금까지 생명체에 대한 가장 시사적인 증거는 화성 대기의 메탄 플룸 으로 , 계절에 따라 다릅니다 . 지구에서 메탄은 종종 미생물에 의해 생성되므로 이 가스는 지하 생명체의 폐기물일 수 있습니다. 그러나 로이드는 주의를 당부합니다. 그녀는 "메탄 플룸이 발생할 수 있는 비생명적 이유가 많이 있습니다."라고 말합니다.

 

게다가 화성 지하에는 생명체가 살아가는 데 방해가 되는 다른 장애물이 많이 있습니다 . 로이드는 "생명체에게 필요한 것은 물뿐만이 아닙니다."라고 말합니다. "생명체는 에너지와 거주할 장소가 필요하므로 서식지가 필요합니다." 우리는 아직 화성 암석의 기공이 미생물이 살기에 충분히 큰지 알지 못합니다. 마찬가지로 깊은 암석의 화학적 구성은 화학 에너지의 원천이 될 것이므로 매우 중요합니다.

 

Magnabosco에 따르면, 화성 생명체에 대한 "가장 큰 불확실성"은 "생명이 출현했는지 여부"입니다. 우리는 최초의 생명체가 무생물에서 어떻게 형성되었는지 모르기 때문에 화성의 조건이 생명체가 출현하기에 적합 했는지 알 수 없습니다 . 그녀는 "생명이 화성에서 발달할 수 있었다면" "오늘날에도 여전히 생존하고 화성에 있을 가능성이 매우 높습니다."라고 말합니다.

 

화성의 깊은 생물권이 존재한다면, 어떻게 찾을 수 있을까요? 가장 확실한 아이디어는 화성을 뚫는 것이지만, 10km(6.2마일) 이상 뚫어야 합니다. 지구에서도 힘든 일입니다. 숨 쉴 수 있는 공기나 흐르는 물이 없는 행성에서 그렇게 하는 건요? "훨씬, 훨씬 더 어렵습니다."라고 Magnabosco는 말합니다.

 

하지만, 뒷받침하는 증거를 구축하는 것은 가능할 것입니다. NASA가 계획한 화성 샘플 반환 임무는 화성 암석을 지구로 다시 가져올 것입니다. 그러한 샘플에는 생명의 흔적이 들어있을 수 있습니다.

 

"메탄을 추적하는 것은 정말 도움이 될 것입니다." 로이드가 말합니다. 현재 우리는 가스가 어디에서 나오는지 모릅니다. "만약 우리가 물 주머니가 메탄 플룸과 관련이 있다는 것을 발견한다면," 그것은 생명체를 암시할 것이라고 그녀는 말합니다.

 

마지막으로, 화성에 정말로 물이 흐른다면, 우리는 그것을 이용할 수 있습니다. 지구에서 온천과 같은 지형은 깊은 지하에서 물을 표면으로 가져옵니다 . "화성에는 진흙 화산이 있습니다."라고 로이드는 말합니다. "화성에는 실제로 깊은 지하 샘플을 발굴하여 표면으로 끌어올릴 수 있는 곳이 있습니다.“

 

확실한 답을 얻기까지는 수십 년이 걸릴 수도 있습니다. 그 답은 실망스러울 수 있습니다. 화성은 지구보다 지각 운동과 수문 활동이 훨씬 덜 활발하여 생명체가 희소하거나 존재하지 않는다는 것을 시사합니다. "우리는 오랫동안 살아 있지 않은 생명체를 찾고 있을 수도 있습니다." 로이드가 말합니다. 그런 경우 우리가 찾을 수 있는 것은 살아있는 유기체가 아니라 화석 증거뿐입니다. "어느 쪽이든 화성의 생명체입니다." 그녀가 말합니다.

 

마이클 마셜은 프리랜서 과학 및 환경 저널리스트이며, 지구상 생명의 기원을 밝히기 위한 천재들과 괴짜들의 여정을 다룬 책인 The Genesis Quest 의 저자입니다.