[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 3부

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“ 먼저 로봇들은 화성 표면에 흔하게 자로사이트(jarosite)라는 황화광물을 발견하였다. 이 황화광물의 화학식에는 (OH) 성분, 즉 수분이 포함되어 있으며 자로사이트의 대표적인 생성 조건이 호수와 같은 곳에서 물이 증발하여 만들어지는 것이다. 둘째, 미항공우주국의 연구팀이 블루베리(blueberry)라고 명명한 수많은 작은 암석 구슬이 있다(그림12-11). 화성의 퇴적암 내에서 또는 그 주위 토양층에서 발견된 이 작은 암석 구슬은 결핵체(concretion)라 불리는 지구상의 퇴적구조와 매우 유사하다. 셋째, 물의 흐름에 의해 만들어진 것으로 보이는 작은 구조, 예를 들어 강이나 호수 또는 얕은 바다의 바닥에서 물결에 의해 만들어지는 사층리(cross bedding)로 보이는 구조나 마치 작은 수로처럼 보이는 구조 등이 포함되어 있다(그림12-11). 지금까지의 탐사 결과 과거 화성의 표면에는 매우 많은 양의 물이 있었다는 것은 사실인 것으로 보인다. 또한 액체 상태의 물이 표면에 존재할 수 있도록 과거의 화성은 지금보다 훨씬 더 따뜻한 행성이었을 것이다. 그럼 과연 그 많던 물이 어디로 갔을까? 화성이 점차 추워지면서 일부는 극관에 얼어 있으며, 또 일부는 지하수가 되어 숨어버린 후 얼어붙어 동토층을 형성했을 것이다. 또한 화성에 거듭된 충돌에 의해 증발한 후 상대적으로 약한 화성 중력 때문에 많은 양이 화성 대기에서 탈출했을지도 모른다. ”

『하늘에서 떨어진 돌, 운석』 pp.174~174, 최변각 지음

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그림 12-11. 화성 탐사 로봇이 발견한 물의 흔적들. 왼쪽은 블루베리라 불리는 작은 암석구슬(안의 작은 그림)을 포함한 퇴적층이며 오른쪽은 작은 수로와 같은 구조. 사진의 색은 인위적으로 조작된 것으로 실제 색과는 다르다. (사진 출처: NASA)

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그림 12-10. 화성 탐사 로봇 스피릿이 착륙한 구세브 충돌구의 3차원 영상. 직경이 150km인 구세브 충돌구의 한쪽 면(왼쪽 상단)은 마치 강처럼 보이는 지형과 연결되어 있다. (사진 출처: NASA)

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그림 12-9. 유럽의 화성탐사선 Mars Express가 촬영한 만갈라 계곡(Mangala Valles)의 모습. 지구의 강처럼 보이는 이 구조는 마치 과거에 수차례에 걸쳐 강이 넘쳐 흐른 것과 같은 모양을 가지고 있다.(사진 출처: ESA)

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이 사진을 보니 물이 있었던 게 확실하구나 하는 생각이 드네요. 때로는 복잡한 성분 분석보다 시각적으로 보여지는 정보가 중요한 것 같습니다.

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“ 우리는 화성인? 많은 서구인들이 한때 화성에 지적 능력을 가진 생명체가 존재한다고 믿은 적이 있다. 1877년 화성이 지구와 가까워졌을 때 이탈리아의 천문학자 스키아파렐리(Giovanni Schiaparelli)는 망원경으로 화성을 관측하여 화성에 수많은 직선의 무늬를 발견하였고 미국의 천문학자 로웰(Percival Lowell)은 이를 화성인들이 만든 운하(Canals)라고 주장한 적이 있다. 이에 자극받아 영국의 공상과학소설가 웰즈(H.G. Wells)는 화성의 고등생명체가 지구를 침공한다는 내용의 <우주전쟁(The War of the World)>이라는 소설을 1898년 발표하였다. 이 소설 속에 묘사된 화성인 마치 문어와 같은 모습을 하고 있어 많은 사람들이 화성인 하면 문어 모양의 생명체를 떠올리곤 한다(그림 12-12). 마리너 탐사선 이후 수 차례의 화성 탐사 결과 화성에 지적 생명체가 없다는 것이 알려지긴 했지만, 과연 화성은 생명체가 전혀 존재하지 않는 또는 존재한 적이 없는 황폐한 땅일까? 지구에 생명체가 존재한다고 해서 반드시 다른 행성에도 생명체가 존재한다는 논리는 성립하지 않을지 모른다. 하지만, 지구에 생명체가 존재한다는 사실 자체가 다른 행성에도 생명체가 존재할 가능성을 무시할 수 없게 한다. 우리가 알고 있는 것과 유사한 생명체가 존재하기 위해서는 수많은 조건이 만족되어야 하며 지구는 그런 조건이 충족되어 있는 행성이다. 현재 태양계 내 어떤 곳도 지구와 같이 생명체에 적합한 환경은 없는 듯 하다. 하지만, 우리는 아직도 태양계에 대해 완전히 이해하고 있지 못하며, 더구나 과거의 태양계의 모습에 대해서는 모르는 것이 너무도 많다. 앞서 살펴본 최근의 연구결과는 화성이 과거 한때 물이 풍부했으며 좀더 따뜻한 행성이었다는 것을 보여주고 있다. ”

『하늘에서 떨어진 돌, 운석』 pp.176~177, 최변각 지음

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“ 생명체가 탄생하기 위해서는 유기물이 반드시 필요하며, 유기물은 높은 온도에서는 쉽게 파괴된다. 해이디언 시기의 지구(1장 ‘지구의 성장속도’ 참조)는 매우 높은 온도에 놓여 있어 유기물이 생성되기 어려웠을 것이며 생성된 유기물도 아마 대부분 파괴되었을 것이다. 유기물이 안정할 수 있었던 것은 아마 초기 수억 년이 지난 후 지표면의 온도가 내려가면서였을 것이다. 지구에 비해 작은 행성이며 태양으로부터 더 멀리 떨어진 화성은 지구에 비해 먼저 식기 시작했을 것이고 따라서 유기물이 안정할 수 있었던 시기도 더 빨랐을 것으로 생각된다. 따라서 만약 초창기의 지구와 화성이 모두 생명체를 탄생시켰다면 당연히 화성에서 먼저 생명체가 탄생했을 것으로 추측할 수 있다. 현재 우리는 약 20개의 화성에서 온 운석을 가지고 있다. 충돌이 매우 빈번했던 태양계 탄생 초창기에는 이보다 훨씬 더 많은 화성의 암석이 지구로 날아왔을 것이다. 초기의 화성에 이미 원시 생명체가 탄생했고, 생명력이 매우 강한 원시 화성 생명체가 화성에서 떨어져 나온 암석에 실려 지구로 왔을 가능성은 없을까? 지구로 옮겨온 화성의 원시 생명체가 지구에서 진화하고 번창하게 되었을 가능성을 생각할 수는 없을까? 만약 이런 일이 실제로 일어났었다면 우리는 스스로를 화성인이라고 불러야 할까? ”

『하늘에서 떨어진 돌, 운석』 p.177, 최변각 지음

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그림 12-12. 서구에서는 19세기 말에서 20세기 초에 걸쳐 화성에 지적 생명체가 살고 있다고 생각하는 사람들이 있었다. 왼쪽 그림은 미국의 천문학자 로웰이 그린 화성 표면의 운하의 모습이며, 오른쪽은 당시 사람들이 이런 운하를 건설했다고 상상한 것과 같은 화성인의 모습이다.

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저는 평소에 우주에 큰 관심이 없었는데.. ^^ <지구의 짧은 역사>를 읽다보니 자연스럽게 우주와 연결이 되네요.

봄햇살

처음 들어와 봅니다~! 반갑습니다~!^^

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안녕하세요. ^^ 반갑습니다. 느리게 읽는 방입니다.

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“ 중력의 시대와 용광로 지구 태양계가 처음 생겨나던 46억 년 이전은 그야말로 중력의 시대였다. 질량이 있는 물체라면 모두 서로를 끌어당기는 힘, 중력(만유인력)이 작용한다. 우주 공간에서 덩치가 큰 운석을 중심으로 오랫동안, 꾸준히 크고 작은 운석과 먼지들이 서로 부딪치고 합쳐지며 거대한 형체를 갖추어 별과 행성 등의 천체들이 형성되었다. 지구 역시 자기 주변의 운석과 먼지들을 끊임없이 끌어당겼고, 그것들은 크고 작은 별똥이 되어 지구로 쏟아져 내렸다. 떨어지는 운석들의 에너지는 열에너지로 바뀌어 그대로 지구로 전달되었다. 이제 막 생겨난 원시 지구의 표면은 끊는 용광로 같았고 뭔가 발 디딜만한 단단한 것이 없었다. 뜨거운 지구는 약 5억 년에 걸쳐 천천히 식어 갔다. 이리저리 뒤섞여 있던 물질들이 무거운 것은 아래로, 가벼운 것은 위로 올라가면서 서로 자리 잡기 시작했다. 표면 온도가 100도 아래로 떨어지면서 드디어 공중에 떠다니던 수증기가 응결하여 구름을 형성했고, 비가 내렸다. 지형이 낮은 곳은 물이 고여 바다가 되었다. 지구가 비로소 바다와 육지로 나뉘기 시작한 것이다. ”

『빅 히스토리 8 : 다양한 동식물은 어떻게 나타났을까?』 pp.187~188, 강방식.강현식 지음, 유남영 그림

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“ 생명의 등장과 생태계 순환의 시작 구름이 생기고 비가 내리기 시작했다는 건 단순한 사건이 아니다. 비가 내리면서 물은 공기 중에 떠도는 이산화탄소, 메테인 등의 기체를 붙잡아 땅으로 운반했다. 땅 사이를 흐르는 물은 돌들을 쪼개고 깎으면서 속에 들어 있는 갖가지 것들을 바다로 운반했다. 그렇게 수억 년 동안 물을 통해 배달된 온갖 물질이 뒤섞인 가운데 생명의 재료들도 바다로 모여들었다. 그 바다의 원시 수프에서, 어느 날 생명의 태동이 시작되었다. 안타깝게도 이 시기에 존재했던 생명의 모습을 찾아볼 수 있는 정보는 거의 없다. 은생이언, 말 그대로 그것은 생명의 율동이 숨겨진 시기였다. 시기적으로 확인할 수 있는 최초의 생명체는 38억 년 전에 탄생했다. 단세포 원핵생물로 아주 작아서 눈으로 볼 수 없는 세균과 고세균이었다. 미국의 고생물학자 스티븐 굴드의 말처럼, 이들은 생명 역사상 가장 오래된 고참일 뿐 아니라 오늘날까지 가장 성공적인 번영을 누리는 생명들이다. ”

『빅 히스토리 8 : 다양한 동식물은 어떻게 나타났을까?』 p.188, 강방식.강현식 지음, 유남영 그림

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“ 이들은 ‘극한’이라는 수식어가 붙는 환경에서도 너끈히 살아남는다. 데이노코쿠스 라디오두란스(세균의 일종)는 사람에게 치명적인 방사능의 3000배에 해당하는 수치를 견딜 수 있다. 극호염균은 미국 그레이트 솔트 호수같이 염도가 높은 환경에서 산다. 할로박테리아의 단백질과 세포벽은 염분의 농도가 아주 높은 환경에 적합하여 염분의 농도가 9퍼센트 이하로 떨어지면 살 수 없다. 극호열균은 90도에 달하는 황산 온천에 산다. 보통 이 정도의 고온에서는 DNA가 이중나선 형태로 존재하지 못하고 대부분의 단백질이 변성되기 때문에 거의 모든 생물체의 세포는 사멸한다. 하지만 극호열성 생물은 DNA와 단백질이 높은 온도에도 안정한 형태로 적응하여 이러한 상황을 견뎌 낸다. 세균과 고세균은 무엇이든 먹어 치웠다. 동물의 소화기관 속에 공생하는 세균들은 좀처럼 분해되지 않는 식물의 셀룰로오스를 분해시킨다. 뿐만 아니라 돌 속에 들어 있는 철, 황, 망간을 먹고, 석유를 먹는다. 심지어 방사능 물질인 우라늄을 먹기도 한다. 이들은 세상의 모든 쓰레기와 사체를 분해시켜 다시 자연으로 돌려보내는 분해자이다. 분해된 것들은 다시 생명에게 흡수되고 합성되어 몸을 이룬다. 몸이 죽어 쓰러지면 분해자들은 이것을 다시 해체시켜 돌려보내는 거대한 순환의 바퀴를 돌린다. 세균과 고세균은 생명의 시작점에서부터 현재의 지구 생명 시스템을 발전시키고 유지하는 데 크게 기여한 숨은 공로자들이다. ”

『빅 히스토리 8 : 다양한 동식물은 어떻게 나타났을까?』 pp.188~189, 강방식.강현식 지음, 유남영 그림

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쓰레기를 먹는 세균.. 거대한 순환의 바퀴 숨은 공로자 가슴이 웅장해지는 표현들이네요.

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놀랍게도 페트병을 분해하는 세균도 있고 스티로폼을 분해하는 세균도 있습니다. 페트병을 분해하는 세균은 이데오넬라 시카이엔시스Ideonella sakaiensis로 2016년 사이언스에 ‘A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)’ 논문이 발표되었습니다. 일본 교토섬유대학 요시다 쇼스케(Shosuke Yoshida)박사 및 게이오대학교 미야모토 켄지(Kenji Miyamoto) 교수 연구팀이고요. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aad6359 스티로폼을 분해하는 밀웜 장내 세균은 이름이 엑시구오박테리움Exiguobacterium 입니다. <Environmental Science & Technology> 에 2015년 게재되었습니다. 논문 제목은 ‘Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms: Part 2. Role of Gut Microorganisms’ 입니다. 연구는 미국 스탠퍼드 대학교 크레이그 크리들Craig Criddle 교수팀과 중국 베이항대학교 양 위(Yu Yang) 공동 연구팀에서 했습니다. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5b02663

stella15

저도 그 얘기는 들어 본 것 같습니다. 근데 페트병도 있군요. 하지만 아직 체감할 정돈가 싶기도 해요. 어쨌든 요녀석들 어디선가 잘 자라고 있겠죠?

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지금까지는 페트병을 한두 번 재활용 공정에 사용하고 나면 질이 떨어져서 더 이상 활용할 수 없었는데요. 세균 효소를 이용하면서 PET를 순수한 원료로 되돌릴 수 있게 되었어요. 아래 영상을 보시면 그림과 함께 설명이 잘 나옵니다. 색소나 이물질이 묻은 플라스틱도 재활용이 가능하고요. CARBIOS - Innovative solutions for reinventing the lifecycle of plastic https://youtube.com/watch?v=fNVfARXR1oM&feature=shared 이 과정을 빠른 속도로 진행시키기 위해서 공장이 필요합니다. 프랑스의 카비오스Carbios가 세계최초로 Enzymatic Recycling 공정을 상용화했어요. 위 영상도 Carbios 사의 공식 계정 영상이에요. 거대한 탱크에 플라스틱, 물, 개량한 미생물 효소를 넣고 온도를 60도로 유지하면 이 효소가 플라스틱 고리를 가위를 사용한 것처럼 잘라낸다고 합니다. 이후에 이물질을 제거하고 순수 원료를 추출해서 새로운 플라스틱을 만드는 것이죠. 2024년 카비오스Carbios 사가 중국의 완카이Wankai 사와 협약을 체결하고 2025년 12월 2일 공식 계약을 완료했습니다. 저장성 하이닝에 이 효소 공정을 도입한 대규모 리사이클링 공장을 건설하는 것이죠. 매년 5만 톤의 PET를 분해하여 고품질의 새 PET를 생산하는 것입니다. 이 효소 기술을 세계에서 가장 플라스틱을 많이 생산해내는 중국의 공장 지대에 도입한다는 것은 시사하는 바가 큰 것 같습니다. PET레진과 폴리에스테르 섬유를 만들어내는 완카이 사의 새로운 변화가 기대됩니다. 더불어 인류가 물질을 다루는 방식에 거대한 지각변동이 일어날 거라고 조심스럽게 예상할 수 있지 않을까요? 현재 저장성 하이닝에서 2027년 1분기 가동을 목표로 이 공장을 짓고 있어요. Carbios and Wankai New Materials Forge Strategic Partnership to Expand PET Biorecycling in Asia https://youtu.be/LY3vy7wQLvQ?si=zVGxJkDHysg0kadW

stella15

오, 이런 영상이 있군요. 생각 보다 발전이 빠르게 진행되고 있군요. 다행이네요. 알려주셔서 감사합니다!

ifrain

저도 @stella15 님 덕분에 더 알아보고 새로운 사실을 알게 되었어요. ^^ 감사합니다.

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