화성애서 발견된 티오펜은 생물학적 기원?

화성에 생명이 있었을까?

이 질문에 대한 답은 특정 유기 분자의 존재 여부다.
붉은 행성에서 화성 탐사선 ‘큐리오시티(Curiosty)’ 의해 감지된 티오펜(Thiophene)은 지구상에서 대부분 생물의 기원이기 때문이다. 과학자들이 "Astrobiology"에 보고한 바와 같이 화성에서도 일부 생물학적 생성경로는 화학적인 경보다 더 가능성이 높다. 박테리아는 화성 생성 초기에 이러한 유기 화합물을 생성했을 수 있다.

▲ 화성탐사선 Curiosity는 이론적으로 생물학적 기원이 될 수있는 AMR(평균최소 필요량)에 다양한 유기 분자를 확인했다. 여기에는 "롤링 화학 실험실"의 셀카가 있다. © NASA / JPL-Caltech / MSSS

화성에 생명체가 만들어내는 유기 분자가 있을까?
이 질문은 여전히 ​​논쟁의 여지가 있다. 바이킹 탐사선은 1970년대에 이미 클로로메탄과 디클로로메탄을 탐지했지만 오랫동안 지구의 흙 세정제에 의한 오염으로 간주되었다.
2018년의 화성탐사선 Curiosity가 클로로메탄뿐만 아니라 클로로벤젠, 나프탈렌, 티오펜 및 디메틸황과 같은 더 복잡한 유기 탄화수소를 입증한 이후에야 비로소 화성에 그러한 분자가 있다는 것이 분명해 보인다.

황 함유 탄화수소는 어떻게 생겼나?

가장 큰 문제는 이러한 유기 분자가 어떻게 만들어졌느냐다.
화성의 생명친화적인 초기시기에 최초의 간단한 유기체에 의해 만들어졌을까?
아니면 그들은 단지 비 생물적 과정의 산물일까? 베를린 공대와 워싱턴 주립대학의 더크 슐체-마쿠흐(Dirk Schulze-Makuch)와 야콥 하인즈(Jacob Heinz)가 이 문제를 보다 자세히 다루었다. 그들은 연구를 위해 화성에서 발견된 티오펜의 기원을 추적했다.

티오펜은 4개의 탄소 원자와 1개의 황 원자로 구성되며, 이는 5원자고리를 형성한다.
지구상에서 이러한 고리 모양의 화합물은 일반적으로 콜타르와 석유에서 발견되며 둘 다 생물학적 물질의 분해로 생성된다. Schulze-Makuch는 “지구상에서 티오펜을 발견하면 일반적으로 생물학적으로 생각한다. 물론 화성에는 더 높은 기준을 설정해야 한다."고 설명했다.

▲ 티오펜은 고리에 4 개의 탄소와 1 개의 황 원자로 구성된 고리 모양의 탄화수소 화합물이다.

생물학적 경로가 화학 경로보다 가능성이 높다.

분석 결과 :
화성 티오펜이 생물학적 기원일 수 있다.
Schulze-Makuch는 “우리는 화학적 경로보다 훨씬 더 많은 생물학적 경로를 확인했지만 여전히 확실한 증거가 필요하다. 그의 결과에 따르면 티오펜은 붉은 행성의 생생한 초기 시절부터 박테리아로 거슬러 올라갈 수 있다.

그러나 Heinz와 Schulze-Makuch가 강조한 것처럼 티오펜의 비 생물적 발전은 배제되지 않는다. 이론적으로, 유기 고리분자는 소위 열화학 황환원에 의해 형성될 수 있는데, 이 과정은 황함유 물질이 120도 이상으로 가열될 때 발생한다. 운석 충돌도 고려할 수 있다.

동위 원소가 답을 제공 할 수 있음
또한 동위 원소 분석은 화성 티오펜 및 기타 유기 화합물의 기원에 대한 자세한 정보를 제공 할 수 있다. 박테리아 또는 다른 유기체에 의한 이러한 분자의 생화학적 생산은 특정 방식으로 동위 원소 비율에 영향을 미친다. 기본 화학주성분과 달리, 비율은 일반적으로 더 가벼운 동위 원소에 유리하게 이동된다.

Schulze-Makuch는 “유기체는 게으르다”고 말했다.
"그들은 에너지 비용이 적게 들기 때문에 원소의 가벼운 동위원소를 사용하는 경향이 있다."따라서 기본 주성분에서 이동되는 동위 원소 비율은 생명의 신호다. 그러나 지금까지 화성탐사선으로 부터 이러한 동위원소 데이터를 제공받지 못했다.

ESA Mars rover에 대한 희망

그러나 2020년 화성에 발사될 유럽 우주국 ESA의 로자린드 프랭클린 (Rosalind Franklin)은이 정보를 제공 할 수 있다. 그는 유기분자분석을 전문으로 하고 동위원소 데이터를 결정할 수 있는 장비가 탑재돼 있기 때문이다.

슐체-마쿠흐(Schulze-Makuch) 자신은 이것이 화성 분자의 생물학적 기원을 분명히 증명하기에 충분한지 의심하고 있다. "Carl Sagan이 말했듯이, 특별한 주장은 예외적으로 좋은 증거를 요구한다"고 연구원은 말했다. 우주인이 현미경으로 미생물을 보고 난 후에야 분명할 것이다.

(Astrobiology, 2020; doi: 10.1089/ast.2019.2139)
출처 : Washington State University

[더사이언스플러스=문광주]

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