‘지구’, 푸른 바다와 녹음이 무성한 산, 그리고 따뜻한 태양 빛이 조화롭게 이루어져 있는 이곳은 태양계에 존재하는 8개의 행성 중 유일하게 생명체가 있는 곳이다. 지구상에는 몇백만 개나 되는 생명체가 존재하는데, 왜 하필 지구에만 생명체가 있는 것일까? 간단하게 말하자면, 지구에는 생명체가 존재하기 위해 꼭 필요한 것들이 모두 갖춰져 있어 그렇다. 대표적으로, ‘탄소, 물, 빛’ 이 세 가지가 반드시 있어야 하는데, 왜 꼭 이것들이 필요한 걸까?
‘탄소’는 원자 상태에서 많은 팔을 가지고 있어, 최대한 많은 원자와 결합할 수 있다. 이를 공유결합이라고 하며, 이 덕분에 화합물을 계속 만들어 낼 수 있는 것이다. 그렇지만, 그냥 이것만 있다고 해서 되는 것은 아니다. 여기에 더해 액체 상태의 ‘물’이 있어야 한다. 그래야지만, 생겨난 화합물이 물에게 보호받을 수 있다. 또한, 물은 온도 변화가 매우 적어 환경이 달라져도 안정적으로 살아갈 수 있게 해준다. 이제 화합물이 살 수 있게 유지를 하면서 에너지를 만들어 내야 움직일 수 있는데, 이 에너지를 만들 수 있게 도와주는 것이 바로 ‘빛’이다. 지구를 기준으로 말하자면, 빛의 정체는 태양에서 나오는 따뜻한 빛이다. 이를 통해, 에너지를 만들어 활동할 수 있는 것이다.
사진 출처: 본인 제작 – 탄소의 공유결합
이러한 요소 덕분에 생명체는 살아갈 수 있게 되었다. 그렇다면, 다른 행성은 어떨까? 다른 곳에도 생명체가 존재할까? 이제 인류는 이 궁금증을 해결하기 위해 다른 행성에 눈을 돌리기 시작했고, 우리들의 눈에 들어온 행성은 바로, 화성이다. 과학자들은 지구의 미래 모습이 화성이 될 것으로 추측하고 있기에 화성에서의 생명체 존재 가능성을 염두에 두고 있다. 따라서, 화성에 생명체가 있을지 한번 생각해 보자. 우선, 우리는 가장 중요한 사실 한 가지를 알아야 한다. 생명체가 존재하는 행성을 지구밖에 모르기에 지구를 기준으로 따져봐야 한다는 것이다. 그렇기에, 지구상에 생명체가 있을 수 있게 해준 탄소, 물, 빛의 세 가지 요소를 꼭 생각해야 한다.
사진 출처: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) – 허블 우주 망원경이 촬영한 화성의 모습
첫 번째, 탄소는 여러 화합물을 만들어낼 수 있는데, 화성의 경우에는 대기의 형태로 나타나고 있다. 바로, 이산화탄소이며, 화성 대기의 무려 95%나 차지하고 있다. 하지만, 화성 대기는 지구와 비교하였을 때, 지구 대기의 1/100 정도밖에 되지 않아 사실상 매우 희박하여 생명체에게 큰 도움이 되지는 않는다. 또한, 희박한 대기는 물이라는 다른 요소에 영향을 미치기도 한다. 그리고, 화성의 토양에 존재하는 탄소는 우리가 흔히 알고 있는 탄소와는 조금 다르다. 바로, ‘탄소-13’이라고 하는 동위원소1)의 형태인데, 기본 탄소인 탄소-12보다 중성자가 1개 더 있어 질량이 무겁다. 이는 생명 활동에 있어 치명적이라고 할 수 있는데, 탄소-12보다 다른 물질과의 결합력이 높아 분해되지 않는다는 것이다. 그렇게 되면, 광합성이나 대사활동 등을 할 수 없게 되어 생명체가 존재하여도 오랜 기간 유지하기에는 어렵다고 할 수 있다.
두 번째, 액체 상태의 물이 있어야 하지만, 안타깝게도 화성에는 존재하지 않는다. 대신에, 물이 액체가 아닌 다른 형태로 존재한다. 화성의 전체 모습을 보면 극지방만 하얗게 되어 있는 것을 알 수 있는데, 이것의 정체는 극관으로 고체 상태의 물 즉, 얼음이다. 겨울에는 대기 중에 있는 이산화탄소가 얼어붙어 이 위를 이불처럼 덮기도 하는데, 계절에 따라 얼음양의 변화를 확인할 수 있을 정도이다. 따라서, 화성에 생명체가 존재한다 하더라도 액체 상태의 물이 없기에 생명체 보호할 수 없다. 그런데, 화성에 얼음이 존재한다는 것은 기온이 낮다는 것을 의미하는데, 생명체가 살기 위해서는 적당히 따뜻한 온도가 필요하다. 그러기 위해서는 태양에서부터 적당한 거리에 있어야 하는데, 이곳을 ‘생명체 거주 가능 영역’이라고 한다. 정확하게는 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 곳을 뜻한다. 그만큼 생명체에게 액체 상태의 물이 얼마나 중요한 요소인지를 생각해 볼 수 있다. 현재는 과거에 물이 흘렀었다는 흔적만 남아있다. 이는, 물이 있어야지만 생길 수 있는 암염, 침철석2)과 같은 광물이 발견된 것으로 증명할 수 있다.
사진 출처: NASA – 생명체 거주 가능 영역
세 번째, 화성은 지구와 같이 태양 주변을 돌고 있는 행성이기에, 태양 빛을 받는 천체이다. 하지만, 태양 빛이 너무 많거나 적으면 안 되고, 딱 적당한 양이 비추고 있어야 한다. 여기에 해당하는 것이 앞서 말한 생명 가능 지대로, 이는 태양 빛과 크게 관련이 있다. 화성은 생명 가능 지대에 속하기는 하지만, 거의 끝자락에 있으며, 근일점일 때 겨우 이곳에 들어오게 된다. 이를 다시 말하자면, 화성은 지구보다 태양 빛을 적게 받고 있다고 할 수 있다. 따라서, 적은 태양 빛으로는 생명체를 보호할 액체 상태의 물이 존재하기 힘들고, 빛이 있다고 하더라도 탄소-13의 영향으로 이 빛을 이용하여 에너지를 만들어 내기에는 어렵다.
지금까지 말한 것들을 종합해 보면, 화성은 생명체가 살기에 적합한 곳은 아니다. 위에서 이야기한 것 이외에도 자기권의 유무, 멈춘 지질 활동 등 적합하지 않은 여러 가지 이유 또한 존재하지만, 아직도 생명체는 발견되지 않았고, 여전히 생명체가 살 수 있는 증거를 토대로 생명체를 찾기 위해 연구 중이다. 이를 위해 화성 정찰 위성이나 탐사 로봇을 이용하고 있으며, 유인 탐사도 계획하고 있는 만큼 머지않아 화성의 진실이 밝혀질 것으로 기대한다.
- 동위원소: 원자번호가 같지만, 질량수가 다른 원소
- 침철석: 수화된 철 광물. 즉, 물과 결합한 철을 말한다.