화성 얼음, 생체분자를 수백만 년 동안 보존할 수 있다는 실험 결과 발표

실험실 시뮬레이션 및 방법

연구진은 박테리아 샘플을 냉동한 뒤 화성의 빙하 지역을 모사한 조건에 노출시켰다. 실험에는 순수 얼음과 규산염 암석 및 점토와 같은 화성 토양 유사물과 혼합된 얼음 등 두 가지 매질에 심은 Escherichia coli(대장균) 세포가 사용되었다. 샘플은 약 -51°C까지 냉각되었으며, 화성 표면에서 수백만 년 동안 노출되는 수준의 방사선에 노출되었다.

주요 발견 사항

• 단백질의 구성 요소인 아미노산은 토양이 포함된 얼음보다 순수 얼음에서 냉동된 샘플에서 훨씬 더 오래 지속되었다.
• 화성에서 약 5,000만 년에 해당하는 노출 후에도 순수 얼음 샘플에는 원래 아미노산의 10% 이상이 남아 있었으나, 토양이 포함된 샘플의 아미노산은 거의 완전히 분해되었다.
• 얼음 위성(icy moons)의 조건과 유사한 더 낮은 온도에서 실시한 테스트에서는 생체 분자의 분해 속도가 더욱 감소하는 것으로 나타났다.

제안된 보존 메커니즘

연구에 따르면 순수 얼음에서는 방사선에 의해 생성된 활성산소(free radicals)와 같은 반응성 물질이 얼음 매트릭스 내에 고정되어, 생체 분자를 파괴하는 이차 화학 반응이 제한된다. 이와 대조적으로, 토양 유사물 내의 광물 성분은 분자 손상을 가속화하는 화학적 경로를 촉진하는 미세 환경을 조성하는 것으로 보인다.

우주생물학 및 탐사 임무에 주는 시사점

이러한 결과는 화성에서 얼음이 주를 이루는 퇴적층이 과거 미생물 생명체의 흔적을 찾는 데 특히 유망한 장소임을 시사한다. 이번 연구 결과는 탐사 계획 수립 시 착륙 지점과 샘플링 전략을 선택하는 데 도움을 줄 수 있으며, 얼음이 풍부한 위치와 비교적 오염되지 않은 얼음 층에 접근하는 시추 또는 샘플링 방식을 우선시하게 할 것이다.

연구 배경

수석 연구원들은 이번 실험이 화성에 과거 생명체가 존재했음을 증명하는 것은 아니지만, 생체 분자 증거가 지질학적으로 긴 기간 동안 생존할 가능성이 가장 높은 물리적 환경을 확인한 것이라고 언급했다. 태양계의 다른 더 추운 환경은 훨씬 더 강력한 보존 능력을 제공할 수 있으며, 이는 향후 얼음 행성 탐사의 과학적 가치를 높여준다.

요약: 순수 얼음은 화성과 유사한 온도 및 방사선 조건 하에서 생체 분자의 장기 보존제 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 극지방 및 기타 얼음이 풍부한 지역이 과거 생명체의 흔적을 찾는 탐사에서 최우선 목표가 될 수 있다.