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- 로버가 점토암 샘플에서 처음으로 최대 12개의 탄소 원자를 가진 탄화수소를 감지
- 게일 크레이터에 있는 소위 컴벌랜드 머드스톤의 점토질 규산염층 샘플 분석중 발견
- 화성의 보호 점토암에서 생물학적 유물이 살아남았을지도 모른다는 희망 불러일으켜
- 이것만으로는 화성 탄화수소의 명확한 생물학적 기원을 증명하기에 아직 충분하지 않아

화성에서 발견된 가능한 생물 분자
긴사슬 탄화수소는 생물학적 지방산의 유물일 수 있다.

화성에서 생명체가 존재한다는 증거가 있을까? NASA의 화성 탐사선 큐리오시티가 화성에서 생물학적 기원을 가질 수 있는 분자를 발견했다. 로버는 점토암 샘플에서 처음으로 최대 12개의 탄소 원자를 가진 탄화수소를 감지했다. 이는 화성에서 발견된 가장 긴 유기 분자다. 이러한 알케인은 생물체의 세포막에서 발견되는 것과 같은 긴사슬 지방산의 분해 산물일 수 있다. 하지만 비생물학적 기원을 배제할 수는 없다. 

▲ NASA의 화성 탐사선 큐리오시티가 화성에서 긴사슬 탄화수소를 발견했다. 이는 생물학적 기원의 지방산에서 유래되었을 가능성이 있다. © NASA/JPL-Caltech/MSSS Mosaic, Processing: Kevin M. Gill

화성에는 생명체가 있었을까? 그리고 이 유기체들은 유기적 유물을 남겼는가? 이 질문은 지금까지 답이 나오지 않은 상태다. NASA의 큐리오시티 로버는 이제 게일 크레이터에서 풍부한 유기 분자를 발견했다. 선내 화학 연구실인 SAM은 샘플에서 클로로벤젠, 나프탈렌, 티오펜, 디메틸황산염 등 다양한 탄화수소와 유기 황 화합물을 검출했다.

이 유기 분자들이 생물학적 기원을 가지고 있을까? 이는 아직도 논란의 여지가 있다. 화성에서 발견된 일부 분자는 일반적으로 살아있는 유기체에 의해 생성될 뿐 아니라, 그 동위원소 값은 생물학적 기원을 나타낼 수도 있다. 하지만 그러한 분자가 형성되는 비생물적 경로도 있다. 따라서 화성에 과거 생명체가 있었다는 실제 증거는 아직 나오지 않은 상태이다.

최대 12개의 탄소 원자를 갖는 알케인

이제 큐리오시티가 또 다른 것을 발견했다. 이 사건은 게일 크레이터에 있는 소위 컴벌랜드 머드스톤의 점토질 규산염층 샘플을 분석하는 동안 발생했다. 로버의 화학 연구실에서는 이 샘플을 먼저 450도, 그다음 850도까지 가열한 다음, 생성된 분자를 질량 분석기로 분석했다. 파리 소르본 대학의 캐롤라인 프레지네와 NASA의 동료들은 이전에 이 분석 방법을 수정하여 더 긴 사슬의 유기 분자도 감지할 수 있게 했다.

▲ 화성 탐사선 큐리오시티가 화성 게일 분화구의 컴벌랜드 지층을 드릴링하는 모습을 담은 셀카 © NASA/JPL-Caltech

큐리오시티는 재빨리 발견을 했다. "실험 결과 Dekan(C10H22), Undekan(C11H24), Dodekan(C12H26)의 존재가 밝혀졌다"고 프레시네와 그의 팀이 보고했다. 따라서 세 가지 화합물 모두 알케인 그룹의 긴사슬 탄화수소다. 연구자들은 "이 증거는 화성의 유기 분자 종류의 다양성을 확장한다"고 말했다. 이들 알케인의 농도는 10억 분의 27~53(ppb) 사이였다.

지방산의 가능한 분해 산물

따라서 화성 탐사선은 지금까지 화성에서 가장 무겁고 가장 긴 사슬을 가진 유기 분자를 발견했다. 연구자들은 "이것은 강렬한 방사선과 고도로 산화적인 환경에도 불구하고 화성의 고대 퇴적물에서 더 큰 유기 분자가 보존될 수 있다는 것을 보여주는 중요한 발견이다"고 말했다. 이는 화성의 보호 점토암에서 생물학적 유물이 살아남았을지도 모른다는 희망을 불러일으킨다. 만약 그런 유물이 실제로 존재했다면 말이다.

이러한 연구 결과는 전형적인 생체 분자의 유물일 수 있기 때문에 특히 흥미롭다. 알케인은 생물체의 세포막에서 발견되는 것과 같은 긴 사슬 지방산에서 유래했을 수 있다. Freissinet와 그녀의 동료들은 "실험실 실험은 점토암에서 검출된 알케인이 원래 11~13개의 탄소 원자로 구성된 긴 사슬 카르복실산으로 보존되었다는 가설을 뒷받침한다"고 보고했다. 이 지방산을 큐리오시티의 화학 실험실에서 가열했을 때에만 알케인이 형성되었다.

▲ 화성 지하의 시추공과 이 샘플에서 발견된 긴 사슬 알케인의 분자 기호. © NASA/JPL-Caltech/MSSS, Caroline Freissinet

생물학적 기원인가 아닌가?

그렇다면 이러한 탄화수소가 생물학적 기원을 가질 수 있을까? 이것이 확인된다면, 이는 화성 생명체의 화학적 유물인 화성 생물체의 첫 번째 증거가 될 것이다. 연구팀은 "데칸, 운데칸, 도데칸의 존재는 특정 조건 아래에서 생체 특성으로 여겨지는 팔미트산, 스테아르산 또는 올레산과 같은 장쇄 지방산의 분해로 인해 발생할 수 있다"고 밝혔다.

그러나 이는 아직 확실하지 않다. "지금까지 방향족 및 지방족 화합물은 그 기원을 명확히 생물학적 또는 비생물학적으로 분류할 수 없다"고 Freissinet와 그의 동료들은 강조했다. 이론적으로 긴사슬 알케인은 순전히 지구화학적으로도 형성될 수 있다. 그러나 연구자들은 "예를 들어 열수 분출구에서 일어나는 비생물적 과정은 주로 짧은 사슬을 가진 카르복실산과 단지 몇 개의 긴 사슬 지방산만을 생산한다"고 설명했다.

따라서 화성 샘플에서 주로 긴사슬 알케인이 발견된 것은 이러한 분자의 생물학적 기원을 나타내는 지표가 될 수 있다. 또한, "육상 미생물이 생성하는 지방산은 기본적인 효소 구성 요소 때문에 홀수 탄소 사슬보다 짝수 탄소 사슬을 선호한다"고 프레이시네와 그의 동료들은 썼다. 큐리오시티 탐사선이 현재 탐지한 알케인은 지방산에서 유래되었으며, 지방산 역시 대부분 탄소수가 짝수다.

하지만 아직 최종 증거가 없다.

전반적으로, 이것만으로는 화성 탄화수소의 명확한 생물학적 기원을 증명하기에 아직 충분하지 않다. 그런데도 그들의 발견은 잠재적으로 생물학적 기원을 가진 유기 분자의 범위를 확장한다. 연구자들은 "그것들은 지구 생화학의 보편적인 산물로 여겨지며 아마도 화성 생화학의 산물이기도 할 것"이라고 썼다. “따라서 이러한 분자의 기원과 분포는 화성에서 생체지문을 찾는 데 특히 중요하다.”

NASA의 퍼서비어런스 로버가 화성에 남긴 샘플은 더 많은 정보를 제공할 수 있다. 이들은 향후 샘플 회수 임무에서 지구로 다시 가져와서 현장에서보다 훨씬 더 철저하게 분석될 예정이다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2420580122)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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