생명의 빛 신호 :

 

지구와 같은 외계 행성에 생명체가 있는지 미묘한 조명으로 밝혀질 수 있다.

외계유기체는 별의 가혹한 UV-Flare(플레어)에 대해 형광(螢光, fluorescence, Fluoreszenz) 으로 스스로를 보호 할 수 있다. 이 형광은 천문학자들이 현재 알려준 것처럼 미래의 망원경에서 볼 수 있을 것이다. 과학자들은 많은 육상 생물들도 이 생체 형광을 보여준다는 것에서 아이디어를 생각해 냈다.

▲ 해양생물에 있는 생체형광물질© Sparks et al./ PLOS ONE, doi: 10.1371/journal.pone.0083259, CC-by-sa 4.0

대부분의 식물, 일부 상어 및 기타 해양 물고기와 산호도 형광을 띈다.

이 미묘한 빛은 이 유기체가 들어오는 햇빛의 고에너지방사선을 흡수하고 자극하는 화학 화합물을 가지고 있기 때문에 생성된다. 여기된 원자가 다시 바닥상태로 떨어지면 초과 에너지를 가시광선 또는 적외선으로 초과 에너지를 방출한다.

많은 식물과 산호의 경우, 이 생체 형광은 UV 보호 역할을 한다. 그들은 강한 방사선의 일부를 무해한 빛의 형태로 재방사함으로써 심각한 세포 손상을 방지한다. 이 형광은 육안으로 보기에는 너무 약하지만 위성 센서가 지구 궤도에서 이를 감지 할 수 있다.

Proxima Centauri b와 주변에 살고 있을까?

코넬 대학의 Lisa Kaltenegger와 Jack O'Malley-James가 아이디어를 제시했다.

그들은 외계 생명체조차도 UV가 풍부한 환경에 이런 종류의 적응을 개발했을 수 있다고 추측하기 때문이다. 특히 M-타입의 붉은 왜성 거주 지역에서 외계 행성인 경우가 많으며, 표면에 방사선이 빈번하게 발생하는 작은 별이다. 천문학자들은 “이 행성들은 종종 강한 자외선의 섬광을 경험할 것이다”고 설명한다.

이러한 유형의 별은 특히 우주 환경에서 일반적이다.

거주 지역의 인근 암석 행성 대부분은 그러한 활동적인 왜성 주위를 돌고 있다.

이 잠재적으로 생명친화적인 세계에는 이웃 외계 행성인 Proxima Centauri b뿐만 아니라 LHS1140b, Ross128b 및 TRAPPIST-1 주변의 일곱 쌍둥이가 포함된다.

원칙적으로 이 쌍둥이별에 생명이 존재 할 수 있다. 단, 이 유기체가 UV샤워를 견뎌내면 가능하다. 칼테네거Kaltenegger는 말한다. “생물 형광이 우리가 찾는 데 도움이 될 것이다.”

▲ 외계 생명체의 형광물질은 지구와 닮은 별들에서 생명체 존재의 근거가 될 수 있다.. © Cornell University

외계인 생물 형광이 보이는가?

그러나 가장 큰 문제는 지구에서 희미한 형광이 빛날 수 있는 지 여부이다.

천문학자들은 이제 Proxima Centauri b, LHS 1140b 및 7 개의 TRAPPIST-1 행성에 대한 모델 시뮬레이션에서 이를 조사했다. 시나리오를 위해, 그들은 행성이 살아있는 생물 형광 생물을 형성하는 광범위한 얕은 바다를 가지고 있다고 가정했다. 이것들은 일부 지상 산호와 나무와 동일한 스펙트럼 범위에서 동일한 변환 속도로 빛을 방출한다.

이 모델에서 천문학자들은 행성의 밝기가 별의 조용한 단계와 UV 발생 동안 생명 세계의 형광으로 인해 지구의 밝기가 어떻게 변할 것인 지 여부와 방법을 테스트했다.

그들은 또한 조밀한 구름 덮개의 영향과 미네랄의 형광과 혼동의 위험을 조사했다.

선명한 밝기 증가

결과 :이 주변 행성에 외계 생명체가 있고 이 생물 형광이 발생하면 이를 감지 할 수 있다. 구름이 없는 하늘의 경우, 연구자들이 계산한 것처럼 적절한 파장의 UV 샤워 중에 행성의 밝기가 200 ~ 1,300 % 증가 할 수 있다. 50% 구름 덮개를 사용하면 밝기가 여전히 150 ~ 250% 증가한다.

칼테네거(Kaltenegger)와 오말리 제임스(O'Malley-James)는 “생체 형광은 행성의 스펙트럼에서 가시광속을 일시적으로 최대 2배까지 증가시킬 수 있다.”고 설명한다. 스펙트럼 신호는 무기 형광과 혼동되지 않을 정도로 구체적일 것이다. 오늘날 망원경의 경우 이것은 여전히 ​​너무 약하지만, 천문학자들이 설명하듯이 칠레에서 건설중인 ELT(Extraly Large Telescope)는 충분히 강력 할 것이다.

10년 안에 가능한 증거

그러므로 근처 지구 쌍둥이 중 하나에 생명이 있다면, 우리는 앞으로 10년 안에 그것을 경험할 것이다. Kaltenegger는 “생체형광(biofluorescence)은 그러한 세계의 숨겨진 생물권을 일시적인 빛에 의해 드러낼 수 있다. 우리는 단지 이 행성들에서 망원경을 가리키고 외계 생명체가 형광을 발산하기 위해 폭발하는 자외선을 기다려야 했다."고 말했다.

어쨌든 천문학자들은 Proxima Centauri b, LHS 1140b 또는 TRAPPIST-1 주변의 일곱 쌍둥이와 같은 근처의 외계 행성에서 생명을 찾는 것이 가치가 있다고 생각한다.

O'Malley-James는 “이러한 발광 현상은 외계 행성에서 생명체를 찾을 수 있는 가장 좋은 기회 중 하나이다."고 설명했다.

(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2019; doi: 10.1093/mnras/stz1842)

출처 : Cornell University

[더사이언스플러스=편집국]  

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