일본산업뉴스요약

연구 개발이 여는 미래; 과제와 전망
진화의 실마리를 푸는 우주의 물
지구 외의 생명체에 기대

최근, 우주에서는 물이 존재하는 천체가 속속 발견되고 있다. 소행성 ‘류구’ 및 화성 등의 태양계 천체에서 예전부터 물이 존재했다는 증거가 나오고 있다. 과거의 물의 존재는 지구 외에서의 생명체가 존재할 가능성을 나타낼 뿐만 아니라, 지구의 진화를 고찰하는데 있어서 힌트를 제시해 준다. 또한 달이나 화성에는 지하에 얼음이 있을 것으로 추정되어 이와 같은 수자원을 식수나 우주탐사에 필요한 연료로 사용하려는 구상도 있다. 우주에 있어서 물은 과연 어떤 존재일까?

-- 소행성∙화성에서 증거 발견 --
류구를 탐사한 우주항공연구개발기구(JAXA)의 소행성 탐사기 ‘하야부사2’의 촬영 영상으로부터 류구에 물이 존재했다는 증거를 찾아냈다고 JAXA와 하야부사2 팀이 3월에 발표. ‘하이드록시기(Hydroxy基)로 불리는 물의 구성 분자를 포함한 광물을 발견한 것이다. 하야부사2 팀의 요시카와(吉川) 미션매니저는 “류구로부터 채취한 시료의 산소와 수소의 동위체를 조사한다면 물의 기원을 알 수 있을지도 모른다”라고 기대감을 보였다.

우리는 왜 우주의 물의 존재에 집착하는 것일까? 그것은 지구 외 생명체의 존재를 기대하기 때문이다. 태양계 천체에서 생명체가 존재할 가능성을 연구하는 도쿄공업대학의 세키네(関根) 교수는 “10~20년 전의 연구 키워드는 ‘물을 찾아라’ 였지만, 지금은 발견한 물 속에 무엇이 있는지를 조사하는 것이 탐사의 중심이 되고 있다”라고 강조한다.

생명체의 존재를 생각하는데 있어서 주목되고 있는 것이 '해비터블 존(habitable zone·생명체 거주 가능 영역)'이다. 태양계의 경우, 태양으로부터 적당한 거리에 있으며 액체인 물이 존재할 수 있는 장소로서 지구와 화성이 해비터블 존에 해당된다. 실제로 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사차 ‘큐리오시티’의 채취 시료로부터 과거의 화성에 액체의 물이 존재했다는 증거가 발견되고 있다.

또한 가나자와(金沢)대학 및 도쿄공업대학의 연구 그룹은 10월, 40억년 정도 전의 화성에 존재한 물 속 성분을 추측한 결과, 지구 해수의 3분의 1 정도의 염분 농도를 가진 물이었다라고 발표했다. 화성의 물에는 염분 및 미네랄 등이 풍부하게 포함되어 어 생명체 탄생 및 생존에 적합한 물이었다는 것을 밝히고 있다. 화성으로부터 물이 사라지게 된 상세한 이유는 명확하지 않으나, 과거에 존재한 화성의 물을 조사한다면 현재의 지구 진화를 고찰하는데 실마리가 될지도 모른다.

▶ 키워드; '해비터블 존(habitable zone)
지구와 같이 생명이 존재할 수 있는 영역을 가리킨다. 행성 주변에 대기가 있어 천체 표면에 액체의 물이 존재할 수 있는 것이 조건. 생명체의 생존 조건으로는 ‘액체의 물’ ‘유기물’ ‘에너지’의 3가지를 들 수 있다. 태양이 지구에 에너지를 공급함으로써 지구에서는 광합성 하는 식물 및 세균이 탄생해 그것을 먹는 동물과 같은 생태계가 존재한다. 액체의 물은 많은 분자를 녹여 농축할 수 있는 기능을 가지고 있다. 용해된 물 속에서 분자는 화학 반응을 일으켜 생명을 구성하는 유기물 등의 분자를 만들어낸다. 3가지 조건이 잘 결합되었을 때 비로소 생명체를 만드는 요지가 만들어진다.

우주 조사 계획의 중요한 자원
천체에 존재하는 얼음

우주에는 물이 존재하는 천체가 많이 찾을 수 있다. 확인되고 있는 천체 중에서 액체의 물을 가지고 있는 것으로 알려진 것은 지구, 목성위성 ‘유로파’, 토성위성 ‘‘엔켈라두스’, 명왕성 등이 있다. 엔케라두스는 표면이 얼음으로 뒤덮여있으나, 나트륨이온과 탄산이온이 존재하며 지하에 액체의 물이 있으므로 생명체가 존재할 가능성이 있다.

또한 유로파는 표면이 10km정도의 두꺼운 얼음으로 뒤덮여 있어 내부에는 액체의 물이 존재한다고 알려져 있다. 세키네(関根) 도쿄공업대학 교수 팀은 액체의 물이 얼음에 생긴 균열로 인해 분수처럼 분출되어 얼음 표면에 부착하는 것에 착안. 미국 하와이 주(州)의 ‘스바루 망원경’으로의 관측으로 부착된 소금의 조성을 분석한 결과, 지구의 바다보다 유로파의 물이 염화나트륨을 주성분으로 함유하고 있다는 사실을 알 아 냈다.

NASA는 2023~2025년에 탐사기 ‘유로파’를 발사해 유로파 내부의 구조를 조사한다. 또한 유럽 우주기관(ESA)이 2022년에 탐사기 발사를 목표로 하는 목성 얼음 위성탐사계획 ‘주스(Juice)’에서는 내부에 물이 존재할 것으로 생각되는 3개의 목성 위성인 유로파와 ‘가니메데’, ‘칼리스토’를 조사한다. 이 계획에는 일본도 참가할 예정으로 먼 우주에서의 물 탐색 경쟁이 시작되고 있다.

또한 고체의 물인 얼음이 존재하는 경우도 있다. 달에는 60억톤이라고 하는 얼음이 존재한다. 수성의 극지역에는 물이 있으며 지하에는 영구동토대가 있다고 한다. 물은 음료로뿐만 아니라 전기 분해에 의해 수소와 산소로 분리되어 탐사차(로버) 및 다른 천체를 목표로 하는 로켓 등의 연료에 사용할 수 있다. 미국은 2024년에 우주비행사의 달표면 착륙을 목표로 하는 ‘아르테미스 계획’을 추진하고 있으며 일본도 계획에 참가하고 있다. 달은 화성 탐사를 향한 중계지점이 되기 때문에 달의 물은 중요한 자원이 된다.

달 탐사 비즈니스를 하고 있는 벤처기업인 아이스페이스(도쿄)는 다수의 로버를 달 표면에 전개해 얼음을 찾는다는 계획을 추진하고 있다. 2021년에 달표면 착륙, 2023년에 로버를 이용한 달표면 탐사를 실시할 예정이다. 이처럼 달표면 개발을 위한 움직임이 가속화되고 있다.

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