목성 위성 유로파, 산소 부족으로 생명 존재 어려울 수도?

목성 2번째 위성인 유로파는 얼음으로 덮인 지각 내부에 액체 물로 이뤄진 바다가 있다고 여겨지고 있으며 외계생명체가 존재할 수 있다는 기대를 받고 있다. 그런데 미항공우주국 나사(NASA) 목성 탐사기인 주노 관측 데이터를 분석한 새로운 연구에선 유로파에서 생성되는 산소량이 지금까지 생각하던 것보다 양이 적고 생명을 유지하기에는 적합하지 않을 가능성이 있다는 게 밝혀졌다.

유로파는 지구 달보다 조금 작은 직경 3,100km 정도 위성으로 지각 내부에는 지구 2배 가량 큰 바다가 있는 것으로 보여진다. 또 유로파는 태양으로부터 멀리 떨어져 있지만 목성과의 상호 작용으로 열에너지가 발생하고 있으며 생물에 중요한 이산화탄소, 기타 화학 원소가 있다는 것도 확인되어 생명이 존재할 가능성이 있다는 지적이다.

물과 적절한 화학원소, 열원이라는 기본적인 생명 구성 요소를 갖고 있지만 유로파지만 지구와는 생명에 있어 중요한 산소를 만드는 방법이 다르다. 지구에선 식물이나 플랑크톤 광합성에 의해 산소가 대기 중에 보내지지만 유로파에선 우주에서 날아온 하전입자가 얼음 지각에 충돌해 얼어붙은 물을 수소와 산소 분자로 분해한다고 한다.

미국 프린스턴대학 연구팀은 이 얼음 지각은 유로파의 폐와 같다고 말한다. 컴퓨터 모델을 이용한 이전 연구에선 유로파에서 초당 1,000kg 산소가 생성되는 것으로 추정됐다. 새롭게 연구팀은 나사가 2011년 발사한 목성 탐사기인 주노 관측 데이터를 분석했다.

주노는 목성 뿐 아니라 목성 위성에 대해서도 플라이바이에 의한 탐사를 실시하고 있어 2022년 9월에는 유로파에 대한 플라이바이를 실시했다. 주노는 유로파 표면으로부터 352km 상공을 통과할 때 하전입자 관측 장치에 의한 수소 분자 측정을 했다고 한다.

유로파 표면에서 만들어지는 수소와 산소 중 가벼운 수소는 그대로 대기 중에 부유하지만 무거운 산소는 지표 부근에 머물거나 얼음에 갇히거나 한다. 이들은 같은 물 분자가 분해된 것이기 때문에 수소량을 측정하면 얼마나 산소가 생성됐는지를 알 수 있다는 것.

분석 결과 유로파 표면에서 생성된 산소량은 초당 12kg에 그치며 이전 컴퓨터 모델에 의한 추정치보다 훨씬 적다는 게 밝혀졌다. 연구팀은 이는 예상했단 것 중에서도 최하한이라면서도 이게 반드시 유로파에 생명이 존재하지 않는다는 걸 의미하는 건 아니라고 지적하고 있다.

현재 주노가 다시 유로파에 플라이바이할 예정은 없지만 연구팀은 앞으로 관측 데이터 분석을 실시할 예정이다. 이번 발견은 빙산의 일각에 불과하며 앞으로 몇 년에 걸쳐 플라이바이에서 얻은 관측 데이터를 파헤칠 것이라는 설명이다.

나사는 유로파 생명 탐사를 실시하는 우주선인 유로파 클리퍼를 2024년 중 발사할 예정이며 2030년 유로파에 도착한 뒤 50회 가까이에 걸친 플라이바이를 실시할 계획이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.