유로파의 바다에 정말로 생명체가 있다고?

목성의 위성 유로파는 태양계 안에서 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 천체입니다. 그래서 얼마 전에 나사의 유로파 클리퍼가 스페이스X 펠콘 앱에 실려서 유로파를 향해 날아갔죠. 유로파 클리퍼는 약 6년 후 유로파에 도달해서 생명체 탐사에 나설 예정입니다. 자 그렇다면 천문학자들은 왜 이곳에 생명체가 있을 가능성이 높다고 하는 걸까? 한번 자세히 알아보죠. 1610년 갈릴레오 갈릴레이는 자신이 직접 제작한 망원경으로 목성의 4대 위성을 발견했습니다. 각각 가니메데, 칼리스토, 이오, 그리고 마지막으로 유로파죠. 유로파의 지름은 약 3,130km, 지구 크기의 약 4분의 1밖에 안 돼요. 달이 약 3,400km니까 달보다 약간 더 작은 거죠. 갈릴레이가 유로파를 발견하고 나서 약 370년 동안은 유로파는 그다지 주목받던 천체가 아니었습니다. 그냥 목성의 위성 중 하나일 뿐이었죠. 그런데 1979년 보이저 1호 그리고 보이저 2호가 목성을 근접 비행하면서 유로파를 근접 촬영하게 됐습니다. 이때 보이저는 유로파의 아주 신기한 모습을 관측해요. 유로파의 표면이 완전히 얼음으로 뒤덮여 있다는 것이 보이저가 관측한 거예요. 게다가 유로파의 얼음 표면은 마치 뭔가에 핥혀진 것처럼 여러 상처가 보였죠. 보이저의 관측 결과, 천문학자들은 유로파의 얼음 균열을 이렇게 설명했습니다. 목성의 강력한 중력이 조성력을 만들어서 유로파를 끊임없이 반죽하고 있을 겁니다. 이 과정에서 마찰이 일어나면서 열이 발생할 거고요, 유로파 외부에 있는 얼음에도 균열이 갔을 겁니다. 유로파에 얼음이 있다는 건 유로파의 액체 상태에 물이 있을 수도 있다는 얘기입니다. 유로파가 계속 반죽된다면 유로파 얼음층 깊은 곳에는 액체 형태의 물이 있을지도 몰라요. 자 이렇게 보이저의 관측 직후 천문학자들의 유로파에 대한 관심은 폭발적으로 늘게 됩니다. 보이저의 유로파 관측 이후 또 한 번의 기회가 옵니다. 1995년 갈릴레오 탐사선이 목성 궤도에 진입한 거죠. 갈릴레오 탐사선은 이때 유로파를 집중 관측했는데, 특히 유로파 얼음층 내부에 액체 형태의 바다가 있을지도 모른다는 여러 가지 자료를 지구로 보냈습니다. 첫 번째 자료는 유로파의 자기장입니다. 유로파는 목성의 강력한 자기장 안에 있습니다. 관측 결과 유로파는 유도 자기장을 뛰었는데, 유도 자기장을 뛴다는 얘기는 유로파 깊은 곳에 전도성 물질이 있다는 얘기에요. 그래서 과학자들은 마치 지구의 바다처럼 유로파 내부에도 액체 바다가 있을 거라고 추정했습니다. 그리고 유로파 내부에 액체 바다가 있을 수 있는 건 목성의 강력한 중력이 만드는 조성력 때문이죠. 두 번째 자료는 유로파의 표면 지형입니다. 갈릴레오 탐사선은 유로파의 표면을 촬영했는데, 표면은 아주 매끄럽고 충돌 크레이터는 거의 없었습니다. 그 대신 갈라진 흔적들이 많았죠. 천문학자들은 이렇게 설명했습니다. 유로파 내부에 있는 액체 형태의 물이 표면까지 올라오면서 얼음이 갈라지고 또 다시 굳어지고 이게 계속해서 반복되면서 갈라진 듯한 지형이 생겼을 것이다. 세 번째 데이터는 중력 데이터입니다. 갈릴레오 탐사선은 유로파의 중력 데이터를 통해서 내부 구조를 밝혀냈는데요. 그 결과 과학자들은 유로파의 내부가 세 층으로 구성된다고 추정했습니다. 표면에 있는 얼음층, 중간에 액체 바닷물층, 그리고 중심의 핵에는 암석층, 이렇게 세 개 층으로 나눠진다는 거죠. 자 이렇게 유로파에 대한 모든 관측 결과를 종합해보면 유로파의 얼음층을 까고 들어가 보면 따뜻한 바닷물이 있을 확률이 대단히 높다 이거예요. 그리고 따뜻한 바닷물이 있다는 얘기는 유로파 내부에 생명체가 있을 수도 있다는 얘기이기도 해요. 2012년 12월, 유로파 내부에 액체 형태의 바다가 있을 거라는 또 하나의 중요한 증거가 발견됐어요. 미국 남서부 연구소의 로렌치로스 박사팀은 허블 우주망원경으로 유로파의 자외선 방출 패턴을 분석했는데 이때 수소와 산소 원자에서만 관측되는 특유의 스펙트럼을 관측했습니다. 이것은 유로파에서 뿜어져 나오는 거대한 물기둥이었던 거예요. 유로파 남방구 지역의 얼음 균열 사이에서 거대한 물기둥 두 개를 발견했습니다. 이 물기둥의 높이는 무려 200km나 됩니다. 일단 유로파에서 물기둥이 발생하면 7시간 이상이나 지속되는 것으로 관측됐습니다. 물기둥의 높이만 200km라니 정말 놀랍죠? 지구지 표면에서 200km나 위로 올라간다면 바로 우주공간인데 유로파에서는 물이 정말 높이, 그리고 많이 쏟아지고 있는 거예요. 자, 여기서 유로파의 물기둥 현상에 또 한 가지 재밌는 패턴이 있었어요. 유로파가 목성에서 멀리 떨어져 있을 때는 이 물기둥이 솟아났습니다. 그런데 유로파가 목성에 가까이 갔을 때는 물기둥이 발생하지 않았습니다. 마치 지구와 달, 그리고 태양까지 서로 영향을 미쳐가지고 밀물설물 현상이 생기듯이 목성하고 유로파가 서로 영향을 미쳐가지고 물기둥이 생긴다는 해석인 거예요. 2012년의 이번 발견은 아주 중요한 발견이었습니다. 유로파 얼음층 아래에 바다가 있을 거라는 기존의 가사를 뒷받침하는 아주 강력한 증거였죠. 유로파에서 거대 물기둥이 발견된 이후 그 후속 증거는 계속해서 쏟아져 나왔습니다. 2016년 9월 나사는 허블 우주망원경의 자외선 관측기로 유로파에서 뿜어져 나오는 물기둥을 직접 관측하는 데 성공했습니다. 또 2018년에도 허블 우주망원경은 유로파의 물기둥을 추가적으로 관측했죠. 그리고 2019년 고더드 우주비행센터의 루카스 파간이니 박사 연구팀은 유로파의 물기둥에서 얼마나 많은 물이 쏟아져 나오는지 연구를 진행했습니다. 연구 결과 유로파는 초당 2,360kg의 물을 쏟아내고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이 정도 양이면 올림픽 경기장 규격의 수영장을 단 몇 분 안에 채울 수 있다고 하죠. 또 체코 카를대학의 마리에 베오운코바 교수 연구팀은 유로파 해저에서 최근까지 화산활동이 있었고 지금도 화산활동이 진행 중일 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 이 연구도 상당히 중요해요. 만약에 유로파 바다 깊은 곳에서 화산활동이 진행되고 있다면 열 에너지가 발생하고 있고 이곳의 바닷물은 따뜻하다는 뜻이거든요. 또 화산활동이 일어나는 곳에서 무기물질이 공급되면서 미생물 생태계가 번성할 수 있는 화학적 에너지 공급원이 마련될 수도 있어요. 그래서 지구의 해저 깊은 곳에서도 화산활동이 일어나는 곳이나 열수구 주변에서는 다양한 미생물들이 서식하고 있는 것으로 알려졌습니다. 자 그렇기 때문에 만약에 유로파 바다 깊은 곳에서도 지구 바다 깊은 곳이랑 비슷한 조건이라면 생명체가 존재할 가능성이 더 높아지는 거겠죠. 그래서 과학자들은 태양계 내에서 지구를 제외하고는 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 천체로 유로파를 꼽았습니다. 그래서 과학자들은 언젠가는 유로파로 탐사선을 보내서 생명체 존재 가능성을 알아보고자 했습니다. 그리고 마침내 2024년 10월 14일 나사의 유로파 클리퍼가 스페이스X의 펠콘 헤비에 실려서 발사됐습니다. 유로파 클리퍼는 약 6년간의 여정을 통해서 2030년 봄 유로파 궤도에 도착할 예정입니다. 유로파 클리퍼의 가장 큰 목표는 당연히 유로파의 생명체가 존재할지 여부를 확인하는 거예요. 유로파 클리퍼는 약 6년 이후 유로파에 도착하면 4년 동안 유로파를 50회 이상 비행하면서 3025에서 2700km까지 접근해서 근접 관측을 수행할 예정이라고 합니다. 하지만 한 가지 아쉬운 점은 유로파 클리퍼가 직접 유로파에 착륙하는 건 아니라고 해요. 그 대신에 여러 차례 궤도 비행을 하면서 다양한 관측 장비로 유로파를 탐사할 거라고 하죠. 유로파 클리퍼는 유로파의 얼음층 두께, 바다의 깊이, 바닷물의 구성 요소를 조사할 거고요. 또 유로파 표면을 고해상도 이미지로 촬영할 거라고 해요. 또 이것도 정말 중요한데요. 아까 전에 유로파 밖으로 거대한 물기둥이 나온다고 했잖아요. 이 물기둥을 직접 분석해서 이 물속에 들어있는 화학적 구성이나 생명체 존재 가능성을 평가한다고 해요. 또 유로파 표면에 떨어진 먼지 그리고 입자를 분석해서 유기 화학물의 존재 여부를 확인한다고 하죠. 마지막으로 유로파 클리퍼의 자기장 측정 장치인 중력 분석 장비로 유로파 내부 구조 그리고 지구 화학적 특성을 종합적으로 파악한다고 해요. 자 여담으로 왜 유로파에 탐사선만 띄우고 직접 착륙하지는 않는 걸까요? 아무래도 로봇 같은 게 유로파에 착륙해가지고 직접 관측한다면 훨씬 자세하게 유로파를 조사할 수 있을 텐데요. 높이 200km나 되는 그 물기둥도 직접 볼 수 있고요. 이거 정말 장관일 텐데 말이죠. 자 여기에는 다양한 이유가 있는데 첫 번째로는 목성의 아주 강력한 방사선 때문입니다. 목성의 방사선은 정말 강력하죠. 그래서 전자기기들이 여기에 노출되면 금방 망가질 거라고 해요. 대신에 유로파 클리퍼의 경우는 유로파를 궤도 비행하면서 방사선을 피할 수 있는 데다가 또 여기다가 방사선 차폐장치도 많이 달아나가지고 오랫동안 미션을 수행할 수 있다고 해요. 자 두 번째, 유로파의 얼음층이 너무 두꺼워서 그래요. 유로파의 얼음층은 약 20km에서 30km에 이릅니다. 여기에 로봇이 내려봐야 뭐해요. 얼음밖에 없을 텐데 말이죠. 그래서 로봇이 실제로 바닷속까지 들어갈 수 있는 게 아니면 큰 의미는 없을 겁니다. 그리고 이렇게나 두꺼운 얼음을 깰 수 있는 기술도 아직은 가지고 있지 않고요. 세 번째는 궤도 탐사선이 아니라 지상 탐사 차량을 보내는 건 미션의 난이도도 엄청 올라가고 비용도 비싸져서 그래요. 뭔가를 유로파에 안전하게 착륙시키는 것부터가 당연히 어렵고 또 비싸지겠죠. 그래서 현재로서는 궤도 비행을 하면서 유로파에 대한 많은 정보를 최대한 확보하는 게 훨씬 경제적이고 효율적이라고 해요. 그래도 만약에 유로파 클리퍼가 이번 미션에서 긍정적인 데이터를 많이 얻게 된다면 혹시 또 모르죠. 먼 미래에는 유로파에다가 직접 지상 탐사 장치를 보낼 수도 있고 인간을 보낼 수도 있겠죠. 자 그럼 지금까지 인간이 유로파로 탐사선을 보내서 생명체를 찾기 위해 얼음층 아래 바다를 탐사하는 영화 유로파 리포트 리뷰였고요. 지금까지 저는 리뷰형이었습니다.