화성탐사로봇 큐리오시티가 토양샘플 채취를 위해 뚫은 드릴 흔적 (사진=NASA)
화성 탐사로봇이 발견한 유기 물질은 그 출처를 두고 오랜 기간 논쟁이 돼 왔다.
그러나 새 연구에서 화성에 유기물이 반드시 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 그리고 화성에서 발견된 유기물의 기원이 화성 그 자체인지, 아니면 운석 등 다른 것에서 온 것인지 규명할 수 있는 방법을 제시했다.
화성에 착륙한 세 개의 탐사 로봇이 모두 화성 토양에서 유기물을 발견했고, 이 가운데 두 번은 클로로메탄을 검출했다. 이 화합물은 살아있는 생명체의 조직에 의해 만들어지는 유기물의 하나다.
유기물은 주로 생체에서 합성되고 지방, 단백질 등 탄소를 가진 화합물로, 생명체의 구성성분이자 에너지원이다. 따라서 유기물의 발견은 생명체가 존재하거나 했다는 강력한 증거가 될 수 있다.
그러나 대부분의 과학자들은 화성에서 발견된 이 화합물이 화성에서 만들어진 것이 아니고, 지구에서 오염된 것으로 규정하며 크게 의미를 두지 않았다.
독일 하이델베르그 대학 생물지리화학자 프랭크 케플러는 지구에서 발견된 운석을 상대로 탐사로봇이 화성에서 행한 것과 똑 같은 방법으로 실험을 했다. 그 결과 우주에서 온 이 바위덩어리에서 유기물로 이뤄진 클로로메탄이 검출된다는 사실을 확인했다.
연구에 사용된 머치슨 운석 (사진=하이델베르그 대학)
이는 화성에서 발견된 크롤로메탄이 탐사로봇의 실험장치 등에 묻어 있던, 즉 지구에서 오염된 것이 아니라, 화성에 떨어진 운석의 부스러기에서 나왔거나 아니면 화성 토양 그 자체에서 검출됐을 가능성이 크다는 것을 의미한다.
화성 토양에서 클로로메탄을 검출한 두 번 가운데 한번이 1976년 화성에 착륙한 NASA(미항공우주국)의 바이킹 우주탐사선이다. 바이킹은 화성에서 토양 샘플을 채취해 탐사로봇 내부 실험실로 가져와 분석한 결과 클로로메탄이 검출됐다.
그러나 그 뒤에 착륙한 바이킹 2호의 경우 클로로메탄은 검출되지 않고, 대신 다이클로로메탄의 흔적을 찾았다. 이 물질 또한 생명체를 구성하는 유기화합물의 일종이다.
그러나 과학자들은 두 경우 모두 화성에서 나온 것이 아니라 지구로부터 오염된 것으로 간주했다.
그 후 보다 진보된 탐사로봇인 큐리오시티가 화성 토양 샘플을 내부의 화학실험실에서 가열해 분석한 결과 클로로메탄의 흔적을 다시 찾았다. 이때도 대부분의 과학자들은 이 물질이 화성의 어디에서 구성됐는지 분명치 않다는 이유로 지구에서 오염된 것일 가능성이 크다고 일축해 버렸다.
케플러가 이끄는 연구진은 이 논쟁을 해결하기 위해 1968년 호주에 떨어진 머치슨(Murchison) 운석을 분석했다. 이 운석에서 클로로메탄이 어떻게 구성됐는지 이해할 수 있다면 화성에서 발견된 클로로메탄도 그 출처가 지구인지 아니면 다른 운석인지, 그것도 아니면 화성 그 자체에서 나온 것인지 유추할 수 있을 것으로 보았다. 그리고 생명체에서 나온 것인지에 대해서도 유추해 볼 수 있다.
화성에는 미소운석으로 불리는 작은 바위들이 끊임없이 지표면으로 떨어진다. 그 양이 매년 약 5만 톤에 이른다. 이들 대부분은 생명체를 이루는 기본 단위인 탄소를 포함한다.
연구진은 바이킹이나 큐리오시티가 화성에서 한 실험과 같은 방법으로 머치슨 운석을 섭씨 400도로 가열한 결과 클로로메탄이 발견됐다. 연구진은 실험에서 나온 클로로메탄의 경우 화학적 지문(chemical fingerprint)이 지구의 것과 다르기 때문에 지구에서 오염됐을 가능성은 없다고 단언한다. 화학원소들의 동위원소가 다른 것이다.
연구진은 운석에서 나온 클로로메탄 속의 탄소와 질소의 동위원소 기호를 분석한 결과 지구에서 발견되는 것과 다른 것으로 확인했다. 그리고 화학물질을 가열했을 때 바이킹이나 큐리오시티가 화성에서 발견한 것과 비슷한 양의 클로로메탄이 나왔다.
화성에서 나온 클로로메탄이 지구에서 왔는지, 운석에서 왔는지, 아니면 화성토양에서 나온 것인지 결정하기 위해서는 동위원소 기호를 측정할 수 있어야 한다. 그러나 화성에 보낸 탐사로봇 가운데 어떤 것도 이를 분석할 수 있는 장비를 갖고 있지 못하다. 이 작업은 새로운 탐사로봇의 미션에 포함되길 기대하는 수밖에 없다.
케플러 박사는 이번 발견에 기초할 때 클로로메탄의 존재는 화성에 유기물이 존재한다는 확실한 신호라고 말한다. 또, 이 유기물이 반드시 생명체에서 온 것이라고는 할 수 없지만 그 가능성을 배제할 수도 없다고 덧붙였다.