금성, 생명체 존재 불가능한 불모의 땅

금성은 지구와 크기가 비슷하고, 태양계에서 지구와 가장 가까운 행성이기 때문에 오랫동안 과학자들은 금성이 과거에 지구와 비슷한 환경을 가지고 있었을 것이라고 추측해 왔다. 그러나 최근 케임브리지 대학의 연구팀이 금성의 대기 화학 성분을 분석한 결과, 금성의 내부가 너무 건조하여 표면에 바다가 존재할 만큼의 물이 존재한 적이 없었음을 밝혀냈다. 이는 금성이 생성된 이래로 극도로 뜨겁고 생명체가 살 수 없는 환경이었음을 시사한다.

이 연구 결과는 '네이처 천문학'에 발표되었으며, 지구의 독특함과 태양계 외부의 행성에서 생명체를 찾는 연구에 시사점을 제공한다. 많은 외계행성이 금성과 유사한 환경을 가지고 있지만, 이 연구는 천문학자들이 지구와 유사한 외계행성에 연구의 초점을 맞춰야 한다는 것을 시사한다.

금성은 먼 거리에서 보면 지구와 매우 비슷하게 보인다. 그러나 가까이서 보면 황산 구름으로 뒤덮여 있고, 표면 온도가 500도에 육박하는 극한 환경의 행성이다.

이러한 극한 환경에도 불구하고, 수십 년 동안 천문학자들은 금성이 과거에 생명체를 지원할 수 있는 액체 상태의 바다를 가지고 있었는지, 또는 현재 두꺼운 구름 속에 어떤 형태의 '공중' 생명체가 존재하는지 연구해 왔다.

케임브리지 천문학 연구소의 테레자 콘스탄티누 박사는 "이번 10년 말에 탐사선을 보내기 전까지는 금성이 생명체를 지원할 수 있었는지 확실히 알 수 없을 것"이라며, "그러나 금성이 바다를 가지고 있지 않았다면, 액체 상태의 물을 필요로 하는 지구형 생명체가 존재했을 가능성은 희박하다"고 말했다.

 

 

금성, 생명체 존재 가능 영역의 경계선

우리 은하에서 외계 생명체를 찾을 때, 천문학자들은 행성의 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 온도 범위인 '생명체 존재 가능 영역'에 있는 항성을 공전하는 행성에 주목한다. 금성은 이러한 생명체 존재 가능 영역의 경계를 정의하는 중요한 단서를 제공한다.

케임브리지 대학의 테레자 콘스탄티누 박사는 "금성은 우리에게 가장 가까운 행성이지만, 우리와는 매우 다르게 진화한 행성을 연구할 수 있는 독특한 기회를 제공하기 때문에 외계행성 과학에 중요하다"고 말했다.

금성의 환경이 46억 년 전 형성 이후 어떻게 진화했는지에 대해 두 가지 주요 이론이 있다.

첫 번째 이론은 금성의 표면이 한때 액체 상태의 물을 지원할 만큼 온화한 환경이었지만, 광범위한 화산 활동으로 인한 급격한 온실 효과로 인해 행성이 점점 더 뜨거워졌다는 것이다. 두 번째 이론은 금성이 뜨겁게 태어났고, 액체 상태의 물이 표면에 응축될 수 없었다는 것이다.

콘스탄티누 박사는 "두 이론 모두 기후 모델을 기반으로 하지만, 우리는 금성의 현재 대기 화학 관측을 기반으로 다른 접근 방식을 취하고 싶었다. 행성의 내부와 외부는 지속적으로 화학적으로 상호 작용하기 때문에, 대기를 안정적으로 유지하려면 대기에서 제거되는 모든 화학 물질이 다시 대기로 복원되어야 한다"고 말했다.

연구팀은 금성 대기에서 물, 이산화탄소, 카보닐 황화물 분자의 현재 파괴율을 계산했으며, 이러한 분자들은 대기를 안정적으로 유지하기 위해 화산 가스에 의해 복원되어야 한다.

 

 

금성의 건조한 내부와 생명체 존재 가능성

화산 활동은 행성 내부에서 표면으로 상승하는 마그마가 방출하는 가스를 통해 행성의 내부를 들여다볼 수 있는 창문 역할을 한다.

지구의 경우, 물이 풍부한 지구 내부로 인해 화산 폭발은 주로 수증기 형태로 이루어진다. 그러나 연구팀은 금성의 대기를 유지하는 데 필요한 화산 가스의 구성을 분석한 결과, 금성의 화산 가스는 최대 6%만이 물이라는 사실을 발견했다. 이러한 건조한 폭발은 금성의 내부, 즉 화산 가스를 방출하는 마그마의 근원지도 건조하다는 것을 시사한다.

2020년대 말, NASA의 DAVINCI 미션은 일련의 근접 비행과 표면 탐사선을 통해 금성이 항상 건조하고 생명체가 살 수 없는 행성이었는지 여부를 검증할 수 있을 것이다. 이 연구 결과는 천문학자들이 은하계의 다른 별 주위를 도는 행성 중 생명체를 지원할 수 있는 행성을 찾는 데 초점을 좁히는 데 도움이 될 수 있다.

콘스탄티누 박사는 "금성이 과거에 생명체가 살 수 있는 환경이었다면, 우리가 이미 발견한 다른 행성들도 생명체가 살 수 있을 것"이라고 말했다. "제임스 웹 우주 망원경과 같은 장비는 금성과 같이 모항성에 가까운 행성의 대기를 연구하는 데 가장 적합하다. 그러나 금성이 결코 생명체가 살 수 있는 환경이 아니었다면, 다른 곳의 금성과 유사한 행성은 생명체가 살 수 있는 조건이나 생명체 존재 가능성이 낮아진다."

"우리는 금성이 한때 지구와 훨씬 더 가까운 행성이었기를 바랐지만, 그렇지 않다는 것을 알게 되어 다소 슬프다. 그러나 궁극적으로는 적어도 우리가 알고 있는 생명체가 살 수 있는 행성에 대한 연구에 초점을 맞추는 것이 더 유용하다."