요약
미생물이 잠든 채 버틴다는 증거는 10만 년까지는 탄탄하지만, 수억 년 기록은 아직 논란입니다.
마치에이 체그워프스키가 휴면 상태의 생명이 얼마나 오래 뒤에도 되살아날 수 있는지에 관한 연구를 정리한 글입니다. 이 답이 우주선 오염, 행성 사이 생명 이동, 화성 생명 탐사의 가능성을 함께 좌우한다고 봤습니다.
왜 중요한가
- 지구 미생물이 우주에서 수년에서 수십 년 버틴다면 화성 착륙선 밑에 이미 숨어 있을 수 있습니다.
- 수억 년 휴면이 가능하다면 드문 온난기 사이의 긴 추위를 견디는 화성 생명도 생각해 볼 수 있습니다.
- 화성 시료 분석은 훨씬 어려우므로 지구에서 오래된 생명을 가려내는 방법부터 다듬어야 한다는 주장입니다.
핵심 내용
- 소금 결정 속 미생물이 살아남는다는 근거는 약 10만 년까지만 탄탄하다고 결론지었습니다.
- 2억 5천만 년 된 소금에서 되살렸다는 세균 2-9-3은 현생 근연종과 염기 2개만 달라(50개쯤 달라야 정상) 오염 의혹을 받습니다.
- 우주에서 미생물을 가장 빨리 죽이는 것은 자외선이며, 얇은 먼지층만 덮여도 훨씬 오래 버팁니다.
- 화성 운석 ALH84001은 약 40°C 넘게 데워진 적이 없어, 암석에 실린 생명이 화성에서 지구로 올 길이 있음을 보여 줍니다.
- 우주 방사선 때문에 작은 암석 속 미생물은 5만 년, 큰 암석은 50만 년이 한계라고 저자는 추정합니다.
HN 반응
- 별이 촘촘한 초기 성단에서는 범종설(생명이 천체 사이를 옮겨 간다는 가설)이 유리하다는 의견에, 저자는 그래도 1000분의 1 수준이라고 답했습니다.
- rDNA(리보솜 유전자)는 원래 잘 변하지 않아 오염을 단정할 수 없다는 반론에, 저자는 인용한 모델이 rDNA 기준으로 보정됐다고 답했습니다.
문제에 대해 아는 게 하나도 없긴 한데, 헤르쿨라네움 두루마리를 들여다볼 때처럼 멀리서 내부를 들여다보는 방법으로 오염 문제를 해결할 수는 없을까요?
암석이나 소금 결정이 온전하게 남아 있다면, 오염이 아예 불가능하지는 않더라도 가능성이 극히 낮은 건 분명하잖아요?
문제는 비침습 영상으로 DNA 서열을 얻어야 한다는 점입니다. 그런 일을 할 수 있는 기술은 아직 없습니다. 자연 상태의 DNA는 엄청나게 엉켜 있고, 온갖 보조 단백질과 구조 지지체를 휘감고 있으니까요.
가장 유망한 기법은 제가 글에서 언급한 것으로, 미생물을 눈으로 찾아 멸균 도구로 꺼내는 방식입니다. 하지만 현재 기술로는 전체 게놈을 증폭하기가 어렵습니다. 소금이 증폭 과정을 방해하는 데다, 내포물이 농축된 염수이기 때문입니다.
범종설 계산에서 궁금한 게 하나 있습니다. 왜 별들 사이의 여행 조건이 지금과 같다고 가정하는 걸까요?
오늘날 태양은 다른 별들과 아주 멀리 떨어져 있지만, 별이 막 만들어지던 초기(성운 안)에는 별들이 다음과 같았을 겁니다.
훨씬 더 가까이 붙어 있었고
물질 방출(질량 교환) 비율이 더 높았고
성운 가스가 은하 우주선(GCR)을 막아 주니, 별 가까이만 아니라면 방사선 환경이 더 온화했을 가능성이 높고
성간·행성간 공간의 평형 온도도 더 높았을 가능성이 높습니다.
이 요인들을 합치면 지금의 태양과 비교해 범종설의 효율이 몇 자릿수는 올라갑니다.
이미 다른 사람들도 생각해 본 적이 있는 이야기입니다! 하지만 계산해 보면, 모성운 안의 별들이 서로 가까웠던 그 초기(약 1억 년) 시기에도 여전히 충분하지 않습니다. 암석 덩어리가 오가는 상황을 모델링해 보면 범종 사건이 일어날 수 있었던 경우의 1000분의 1 정도가 나옵니다. 나쁘지 않은 확률이긴 하지만 화성 -> 지구 확률에는 한참 못 미칩니다.
이걸 더 극단적으로 밀고 간 것이 초기 우주의 범종설입니다. 우주 마이크로파 배경 복사가 물을 액체 상태로 유지할 만큼 따뜻했던 때의 이야기죠. https://lweb.cfa.harvard.edu/~loeb/habitable.pdf
제가 첫 번째일 리 없다는 건 알았어요. 다만 동료 심사를 거친 문헌에서 이 논의를 찾기가 어려웠다는 점을 말하고 싶었던 겁니다!
열쇠는 "nebula(성운)"를 ("stellar nebula"로 검색됩니다) "star forming region(별 형성 영역)"으로 바꾸는 거였습니다.
https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1089/ast.2005.5.497
맞습니다. 저도 태양의 탄생 성단 안에서 일어난 범종설이 흥미로운 발상이라고 생각해 왔습니다. 더 흥미로운 점은, 그때는 우리 태양계(그리고 아마 자매 계들)의 작은 천체들이 수백만 년 동안 액체 물이 존재할 만큼 따뜻했다는 겁니다. 그러니 생명의 기원이 일어났을 수 있는 물질의 부피가 엄청나게 컸을 테고, 실제로 일어났다면 모천체가 얼어붙었다가 부서진 뒤에 퍼져 나갈 수 있었겠죠.
페르미 문제를 피해 가는 근사한 SF 설정이 될 만합니다. 그 1만 개쯤 되는 계에는 생명이 있을 수 있지만, 우주의 나머지에는 생명이 없을 수 있다는 거죠.
그것도 생각해 볼 만하네요, 고맙습니다.
저는 더 크게 생각하고 있었어요. 범종설이 극적으로 더 그럴듯해진다면, 성운의 확률 분포가 "기본값은 불모"에서 "기본값은 생명이 득실거림"으로 뒤집힐 수도 있다는 거죠.
이 시나리오라면 (서로 관련된!) 생명을 사실상 어디서나 발견할 수 있고, 그것도 범종설 때문일 겁니다. 성숙한 별에서는 범종설이 터무니없이 어렵다고 숫자가 계속 말해 주는데도요.
"득실거림이 기본값"이라는 건 페르미 문제 때문에 정말로 성립하기 어렵습니다.
하지만 생명의 기원(OoL)이 극도로 일어나기 힘든 일이라면, 성단 범종설은 외계 생명이 존재하고 우리가 닿을 수도 있다는 걸 여전히 합리적으로 허용합니다. 그 생명은 따로 일어나기 힘든 OoL 사건을 또 겪을 필요가 없었으니까요.
SETI는 태양의 형제처럼 보이는 별들에 집중해야 한다고 생각합니다.
"득실거림(teaming)"이라고 하니 사회성 생물(teaming organisms)도 재밌겠네요. ;)
페르미 역설은 우리가 외계인을 잘 관측할 수 있고, 외계인이 우리 눈에 확연히 띄는 증거를 남긴다고 가정합니다. 이 두 가정은 거의 같은 말인데, 결국 둘 사이에 "임피던스 불일치"가 너무 크면 안 된다는 얘기입니다.
하지만 그것과 별개로도, 성운은 우리가 지구에서 한 번도 못 봤더라도 여전히 "득실거릴" 수 있습니다. 성간 여행에서도 태양과 성운의 계산이 너무 다르기 때문이죠. 공통된 지저분한 화학에서 씨앗이 뿌려진 수많은 문명이, 별이 성운을 떠나 이동하면서 광대한 거리로 영영 갈라지는 겁니다.
요약하면, 생명이 득실거리는 우주에서도 성운의 변수 차이가 페르미 문제를 풀어 줍니다. 다만 외계인이 여기 와 있더라도 우리가 알아볼 수 있을지는 의심스럽습니다. ;)
페르미 역설은 우리가 외계인을 잘 관측한다는 걸 전제하지 않습니다. 외계인이 왜 수십억 년 전에 태양계를 포함한 모든 곳을 식민지로 삼지 않았느냐고 묻는 겁니다. 그랬다면 우리는 존재하지도 않았을 테니까요.
잘 몰라서 묻는 건데요, 태양계 초기에는 생명이 생길 만큼 중력이 충분한 암석이 거의 없었거나 아예 없었던 것 아닌가요?
오컴의 면도날로 보면 단순히 멸균 문제일 가능성이 확실히 높습니다. 그래도 이 박테리아가 사람들의 예상보다 훨씬 안정적이었다면 웃기긴 하겠네요.
리보솜 DNA는 보존성이 극도로 높아서, 일반적인 무작위 돌연변이 모델로는 변화를 제대로 예측하지 못합니다.
제가 글에서 인용한 모델은 바로 rDNA에 맞춰 보정된 것입니다.
기사에 따르면 미생물이 최대 10만 년까지 생존 능력을 유지할 수 있다는 확실한 증거가 있습니다.
기사에서는 암석 조각이 한 번도 뜨거워지지 않은 채 화성에서 튕겨 나와 지구에 떨어질 수 있다는 이야기를 다뤘는데, 저는 살아 있는 세포나 포자가 그 과정의 가속도를 견딜 수 있는지가 궁금합니다.
견딜 수 있습니다. 실험까지 이뤄졌어요! 제가 글에서 인용한 멜로시(Melosh)가 B. subtilis와 D. Radiococcus 포자를 소총으로(!) 쏴서, 범종 메커니즘에 필요한 수준보다 훨씬 높은 가속도와 저크에서도 문제가 없다는 걸 확인했습니다.
https://repository.geologyscience.ru/items/4b405174-0734-474c-967b-cc4e9a134645
화성이나 달에서 생명을 발견했다면 좋았을 텐데요. 이쯤 되면 우리가 어디로든 생명을 퍼뜨리려고 노력해야 한다고 생각합니다.
이 행성에서 협력하는 법부터 알아내지 못하면 분열만 더 커질 거라고 생각합니다. 제 생각에는 지금 당장 태양계 식민지화를 시작한다면 「익스팬스」 같은 상황이 벌어질 것 같습니다.
100년 안에 유전공학으로 "완벽한" 인간을 만들 수 있게 될 가능성이 있고, 우리가 지금 상태에 영원히 묶여 있는 건 아닙니다. SF가 이걸 다루는 건 본 적이 없는데, 아마 사람들이 이야기에서 흥미롭게 여기는 대부분의 요소가 사라져 버리기 때문일 겁니다.
앞으로 100년 안에 "완벽한 인간"의 정의에 우리가 합의할 일은 절대 없어요. 그런 수준의 유전공학이 가까운 시일 안에 가능해진다 해도, 어떤 틀을 쓸지가 또 하나의 싸움거리가 될 뿐입니다.
주어진 상황에 맞춰 완벽하다는 뜻이거나, 적어도 고도로 최적화되었다는 뜻입니다.
아니면 특화된 로봇을 만들 수도 있죠. 훨씬 쉽고, 싸고, 통제하기도 쉬우니까요.
그게 어떻게 인류의 확장입니까? 사람이 직접 나가거나 새 식민지를 시작할 수 있다는 보상이 전혀 없잖아요.
사람은 인명을 위험에 빠뜨리지 않고 나가서 자원을 모아 가져오는 로봇을 만들고 조종하면 됩니다. 로봇은 실험도 할 수 있고요. 사람을 안전하게 지킬 방법을 아직 한참 모르니까요.
저라면 하나뿐인 야성적이고 소중한 삶을 걸고 지구 밖 실험실에서 미생물학을 하고 싶네요.
그런 사람은 아주 많을 거라고 생각해요. 다만 저는 지금 상태에서는 우리가 퍼져 나가면 기존 문제가 훨씬 큰 규모로 옮겨가 더 악화될 가능성이 크다고 봅니다.
이건 단순히 자원 문제가 아닙니다. 인류가 은하계로 퍼져 나가는 것에 관한 이야기입니다.
그러니까, 보시다시피 논쟁은 계속되는 거죠.