산소가 외계 생명체의 유일한 증거일까?… ‘물과 산소의 공존’이 더 중요

외계 생명체를 찾는 데 중요한 단서로 여겨졌던 ‘산소’가 생각보다 확실한 증거가 아닐 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 연구진은 행성 대기에 물이 얼마나 있는지에 따라 산소가 생명 없이도 만들어질 수 있고, 반대로 쉽게 사라질 수도 있다고 설명했다. 즉, 산소만 보고 생명 존재를 판단하는 것은 위험할 수 있다는 뜻이다.

외계 생명체 존재를 산소만으로 판단할 수 없는 이유

외계 생명체를 찾을 때 지금까지 과학자들은 ‘산소’를 가장 중요한 단서로 여겨 왔다. 지구에서는 산소가 대부분 생명 활동, 특히 광합성으로 만들어지기 때문이다. 그래서 다른 행성에서도 대기 중 산소가 많다면 생명체가 있을 가능성이 높다고 생각해 왔다.

하지만 이전 연구에서는 생명이 없어도 산소가 많이 만들어질 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 특히 ‘적색왜성’이라는 별 주변의 행성에서는 이런 현상이 쉽게 일어날 수 있다. 적색왜성은 우주에서 가장 흔한 별이기 때문에 이 문제는 매우 중요하다.

이 별에서 나오는 강한 자외선은 이산화탄소를 쪼개 산소를 만들어 낸다. 이 과정을 ‘광분해’라고 한다. 쉽게 말해, 강한 햇빛이 공기를 분해해 산소를 만들어내는 것이다. 이 경우 행성 대기에는 산소가 많아 보이지만, 실제로는 생명과는 아무 관련이 없다.

이 때문에 과학자들은 산소만 보고 생명체 존재를 판단하면 ‘가짜 신호’에 속을 수 있다고 우려해 왔다.

물이 산소의 양을 바꾸는 결정적 변수

이번 연구는 여기에 ‘물’이라는 중요한 변수를 추가했다. 연구진은 화성 정도 크기의 바위 행성을 가정하고, 대기 속 물의 양을 달리하면서 시뮬레이션을 진행했다.

그 결과는 매우 흥미로웠다. 대기 중에 물이 조금만 있어도 산소의 양이 크게 줄어드는 것으로 나타났다. 그 이유는 간단하다. 자외선은 이산화탄소뿐 아니라 물도 함께 분해한다. 이때 생긴 물질들이 다시 산소를 없애고 이산화탄소를 만들어내기 때문이다.

쉽게 비유하면, 산소가 만들어지는 동시에 다시 지워지는 ‘되돌림 과정’이 생기는 셈이다. 그래서 물이 있는 환경에서는 산소가 계속 쌓이지 못하고 낮은 수준에 머물게 된다.

연구 결과 이 조건에서는 산소가 최대 약 2.7퍼센트 정도까지만 증가했다. 이는 지구 대기의 약 10분의 1 수준이다.

이 결과는 중요한 의미를 가진다. 만약 어떤 행성에서 ‘물과 산소가 동시에 많이 존재한다면’, 이는 단순한 화학 반응으로 설명하기 어려운 상태일 가능성이 높다. 즉, 생명 활동이 만들어낸 신호일 가능성이 커진다는 것이다.

외계 생명체를 찾을 때 앞으로는 한 가지 성분만 보지 말고, 대기 전체를 함께 분석해야 한다고 전문가들은 강조한다. 특히 물과 산소가 함께 존재하는지를 확인하는 것이 핵심 단서가 될 수 있다.

성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr

출처: Phys.org, “New study complicates the search for alien oxygen”