금성의 물 증거, 과거 생명체 존재 가능성 제기

유럽우주국(ESA)의 비너스 익스프레스 우주탐사선에 탑재된 SOIR(Solar Occultation in the Infrared) 장비의 관측 덕분에 연구원들은 금성의 중간권에서 두 가지 물 분자 변형체인 H2O와 HDO의 양과 그 비율인 HDO/H2O가 예상치 못하게 증가한 것을 발견했다. 이 현상은 금성의 물 역사와 과거에 생명체가 존재할 가능성에 대한 우리의 이해에 도전한다.

현재 금성은 건조하고 적대적인 행성이다. 금성의 기압은 지구보다 거의 100배 높고 온도는 약 460°C이다. 황산과 물방울의 두꺼운 구름으로 덮인 대기는 매우 건조하다. 대부분의 물은 이러한 구름층 아래와 내부에 있다. 그러나 금성은 한때 지구만큼 많은 물을 보유했을 수 있다.

"금성은 크기가 비슷하기 때문에 지구의 쌍둥이라고 불리기도 합니다."라고 도호쿠 대학의 연구원인 히로키 카류(Hiroki Karyu)는 말한다. "두 행성 사이의 유사점에도 불구하고, 그것은 다르게 진화했습니다. 지구와 달리 금성은 극단적인 표면 조건을 가지고 있습니다."

H2O와 그 중수소 대응물인 HDO(동위체)의 양을 조사하면 금성의 물 역사에 대한 통찰력을 얻을 수 있다. 일반적으로 금성과 지구는 처음에 비슷한 HDO/H2O 비율을 가지고 있었다고 받아들여진다. 그러나 금성의 대량 대기(70km 이하)에서 관측된 비율은 120배 더 높아, 시간이 지남에 따라 중수소가 상당히 풍부해졌음을 나타낸다. 이러한 풍부화는 주로 태양 복사가 상층 대기에서 물 동위체를 분해하여 수소(H)와 중수소(D) 원자를 생성하기 때문이다. H 원자는 질량이 더 작기 때문에 우주로 더 쉽게 빠져나가므로 HDO/H2O 비율이 점차 증가한다.

 

 

금성의 물 손실 메커니즘 규명

우주로 빠져나가는 H와 D의 양을 파악하기 위해서는 태양광이 물 동위체를 분해할 수 있는 고도, 즉 구름 위의 약 70km 이상의 고도에서 물 동위체의 양을 측정하는 것이 중요하다. 이 연구는 두 가지 놀라운 결과를 발견했다. 첫째, H2O와 HDO의 농도는 70~110km 사이의 고도에서 증가하며, 둘째, HDO/H2O 비율은 이 범위에서 한 자릿수 이상 크게 증가하여 지구의 해양보다 1500배 이상 높은 수준에 도달한다.

이러한 발견을 설명하기 위한 제안된 메커니즘은 수화된 황산(H2SO4) 에어로졸의 행동을 포함한다. 이러한 에어로졸은 구름 바로 위에서 형성되며, 온도가 황산수 이슬점 이하로 떨어지면 중수소가 풍부한 에어로졸이 형성된다.

이 입자들은 더 높은 고도로 상승하고, 온도가 상승하면 증발하여 H2O보다 더 많은 HDO를 방출한다. 그런 다음 증기는 아래쪽으로 이동하여 사이클을 재개한다.

이 연구는 두 가지 주요 사항을 강조한다. 첫째, 고도 변화는 D와 H 저장소의 위치를 파악하는 데 중요한 역할을 한다. 둘째, HDO/H2O 비율의 증가는 궁극적으로 중수소 방출을 증가시켜 D/H 비율의 장기적인 진화에 영향을 미친다. 이러한 발견은 D/H 진화에 대한 정확한 예측을 하기 위해 고도 의존적 과정을 모델에 통합하도록 장려한다. 금성의 거주 가능성과 물의 역사의 진화를 이해하면 행성을 거주 가능하게 만드는 요인을 이해할 수 있으므로 지구가 쌍둥이 행성의 뒤를 따르지 않도록 하는 방법을 알 수 있다.

 

 

 

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