[지식보관소] 지구에 생명을 만들어낸 의외의 원인

 

 

얼마 전 영국의 킹스 칼리지 대학의 연구팀은

지구에 생명체가 만들어지고

인류까지 등장할 수 있었던 이유가

r-process 덕분이었음을 밝혀냈으며

이 내용은 ArXiv에 게시가 되었습니다.

 

 

 

지구에 생명이 어떻게 생겼는지에 대해서는

아직은 모르는 것이 많습니다.

물론 최근 몇 년 사이에

생명의 탄생에 대해서 많은 것들이 밝혀지기는 했는데요.

 

40억 년 전에 지구에는

이미 많은 유기물질들이 유입될 수가 있었고

이 유기물질은

현재 지구보다 훨씬 더 불안정했던

당시 지구의 기상 현상 속에서

아미노산과 단백질로 합성이 되기가 쉬웠으며

현재와 달리

박테리아가 존재하지 않던 초기 지구에서는

이렇게 형성된 단백질이 이미 유입되고

RNA 같은 유전 물질 같은 그런 형태까지

합성될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

 

하지만 여전히 이렇게 만들어진 유전 물질이

어떻게 유전복제에 성공하고

복잡한 생명체로까지 진화했는지는

확실히 알기가 어려운데요.

 

특히나 인간을 포함한 고등생명체에 존재하는

무수한 메커니즘들과

인간에게 필수적인 약 20가지의 모든 원소들의 유입 과정에 대해서는

알려지지 않았습니다.

 

거기에다가 인간에게 필수적인 원소 중의 하나인 요오드나

그보다 무거운 원소들 중 일부는

어떻게 지구에 유입이 되었는지조차

명확하게 설명하기 어려웠다는 것이죠.

뭐 지금까지는 말이죠.

 

얼마 전 영국의 킹스 칼리지 대학의 연구팀은

지구의 생명체가 만들어지고 인류까지 등장할 수 있었던 이유가

r-process 덕분이었음을 밝혀냈으며

이 내용은 ArXiv에 게시가 되었습니다.

 

연구팀이 이야기한 r-process

일명 ‘빠른 중성자 포획 과정’은

우주에서 무거운 원소가 생성될 수가 있었던 메커니즘 중의 하나인데

특히나 철보다 무거운 원소가 존재할 수 있는 이유는

r-process로 설명이 가능합니다.

 

일반적으로 핵융합이나 핵분열은

우주에서 가장 안정적인 원소인 철 원소로 변해가는 과정인데,

우라늄 원소는 철보다 훨씬 더 무겁기 때문에

핵분열이 가능하고

수소는 철보다 훨씬 더 가볍기 때문에

핵융합이 가능한 것이죠.

 

하지만 빅뱅이론에 따르면

대부분 수소와 헬륨으로만 이루어져 있던 우주에서

철보다 무거운 원소가 합성될 수가 있었던 건

중성자별 2개가 고속으로 충돌할 때

원자들이 연속으로 중성자를 포획하면서 일어날 수가 있는

r-process 덕분에 가능했던 것으로 추정하고 있습니다.

 

연구팀은 여기에서 더 나아가서 r-process에서 만들어진 중력파가

지구의 생명을 만들고

진화시키는 데 필수적이었다고 주장을 했는데요.

 

<중력파에 의해서 우리가 존재하는 것일까?>라는 제목을 가진, 이번 논문에 따르면

중성자 별 2개가 충돌하는 킬로노바 현상으로

r-process가 일어나고 있고

이런 과정에서 지구상 생명체들이 사용하는 동위 원소의 무려 96%가

이 과정으로 만들어졌다고 주장을 했습니다.

 

특히나 인간의 생명활동에 필수적인 원소 중의 하나인

요오드-127은

모두 중력파의 과정에서 생성이 되었다는 것이 연구팀의 주장인데요.

 

연구팀이 이런 주장을 할 수 있었던 건

2017년부터 탐지되기 시작한 중력파 관측소

LIGO의 활약 덕분입니다.

 

인류 역사상 가장 정밀한 기기 중의 하나인 LIGO는

지구에서 엄청 멀리 떨어진 곳에서 발생한 중력파를 감지를 할 수가 있는데

이게 공상과학 소설처럼 들리겠지만

중성자별 2개가 충돌될 때 발생되는 중력파는

아인슈타인이 예견한 것으로

중력파가 우리 몸을 지나갈 때

실제로 시간과 공간이 아주 미세하게 요동친다는 것이

LIGO로 감지가 되고 있으며

무려 100년 만에 아인슈타인의 이론이 검증이 된 것입니다.

 

물론 중력파가 우리를 지나갈 때 변하는 시공간은

아주아주 미세해서 우리가 느낄 수는 없지만

명확하게 4km 떨어진 곳까지의 거리가

0.1mm보다도 작은 크기로 줄어들었다가 늘어난 것이 확인이 되었으며

시간과 공간이 구부러지거나 늘어날 수 있는 형태의 것이라는 게

검출기 자체로 이미 입증이 완료가 되었습니다.

 

중요한 건 이런 LIGO 덕분에

2017년에 관측된 중력파가

중성자별 2개가 충돌해서 발생했던 것임이 확인이 되었고

연구팀이 이 데이터를 분석한 결과

중성자별 충돌 과정에서 이론상 예견되었던

r-process가 발생했다는 증거가 발견된 것입니다.

 

결국에 이론대로

중성자별에서 r-process가 발생되는 것이 맞기 때문에

지구 지각에 있는 미량의 원소들 중의 일부의 출처가

이 중력파, 그러니까 중성자별 충돌 과정에서 만들어졌다는 것이

추정이 가능한 것이고

결국에 이 미량의 원소 중의 일부는

인간을 포함한 지구 생명체에게 필수적인 원소 중의 하나이기 때문에

중성자별의 충돌로 만들어지는 중력파가 아니면

생명체가 존재할 수 없었다는 것이 연구팀의 주장입니다.

 

하지만 r-process 외에 다른 방법으로도

무거운 원소가 지구에 유입될 수 있었다는 반증도 가능한데요.

 

연구팀에 따르면 킬로노바로 요오드-127 원소가 생성된 게 맞는지 검증을 하려면

달의 표면에 가서 요오드-127 동위원소의 비율을 확인하면

바로 증명이 가능하며

지금 당장 달에 가서 확인만 해보면 검증이 가능하다며

논문을 마쳤습니다.

 

나사는 현재 아르테미스 프로젝트를 계획 중이기 때문에

어쩌면 몇 년 안에 정확하게 검증될지도 모르겠네요.

중요한 건 지구와 별로 관련도 없어 보이는 초신성 폭발이나

킬로노바 같은 천문 현상이

우리의 존재 자체와 매우 밀접한 관련이 있을지도 모른다는 것입니다.

 

지구에서 태어나서 살아가고 있는 우리 몸의 일부는

우주 먼 곳에서 날아온 물질일 수 있다는 것이

상당히 신기하네요.

그럼 이만.