바다가 있는 행성에서 떠다니는 식물을 찾을 수 있을까?

천문 탐사에서 표면에 액체 물을 품고 있을 수 있는 많은 거주 가능한 행성을 포함하여 약 6,000개의 외계 행성이 발견되었습니다. 이러한 행성에서 생명체를 찾는 것은 이 세기의 가장 중요한 과학적 노력 중 하나이며, 현재 직접 이미징 관측 프로젝트가 개발 중입니다.

지구와 유사한 행성에서는 지구 식물의 특징적인 반사 스펙트럼인 '식물 적색 가장자리'가 주요 생물학적 특징으로 간주됩니다.

그러나 표면 대부분이 물로 덮여 있는 해양 행성에서는 지구형 식물이 자랄 가능성이 낮습니다.

이번 연구에서는 바다 행성에서 생명체를 탐지하는 범위를 넓히기 위해 부유 식물의 반사 스펙트럼 특성을 조사하고 탐지 가능성을 시험했습니다.

이 연구에서는 실험실 환경에서의 개별 잎에서부터 호수 식물에 대한 위성 원격 감지 기술을 통한 대규모 관찰까지, 다양한 규모에서 부유 식물의 반사 스펙트럼을 조사했습니다.

물 위에 떠다니는 잎은 종마다 형태적 차이가 크지만, 전체적으로는 뚜렷한 붉은 테두리가 특징이며, 종종 육지 식물과 비슷하거나 더 강합니다.

이러한 강화는 부력을 제공하는 스펀지 조직의 공기 간격과 발수성을 제공하는 특수한 표피 구조 덕분입니다.

물에 떠 있는 잎은 젖으면 반사율이 약간 떨어지지만, 물에 잠긴 식물에 비해 붉은색 테두리가 더 뚜렷합니다.

그러나 더 큰 규모에서 보면, 수면에 떠 있는 식물의 붉은 가장자리 특징은 식물 밀도가 낮아지고 잎이 수면에 겹치는 부분이 줄어들어 약해집니다.

위성 원격 감지(Sentinel-2; ESA)를 이용한 경관 규모 분석과 정규화 차이 식생 지수(NDVI)에 따르면 여름에는 번성하고 겨울에는 사라지기 때문에 1년 평균 NDVI가 비교적 낮은 것으로 나타났습니다.

그럼에도 불구하고, 최소 및 최대 NDVI 값의 변동은 산림에 비해 부유 식생에서 더 두드러집니다.

이 패턴을 더욱 자세히 조사하기 위해 일본 전역의 148개 호수와 습지에 대한 대규모 조사가 수행되었습니다.

연구에 따르면 NDVI는 겨울에는 음수 값에서 여름에는 양수 값으로 바뀌는 특징적인 계절적 변화가 나타났습니다.

중요한 점은 물이 떠다니는 식물의 반사율을 억제하는 반면, 물 자체의 반사율은 더 낮아지고 안정적으로 유지된다는 것입니다.

이 방법은 대기 및 구름 간섭에 대해 강력한 계절적 NDVI 변동의 탐지 가능성을 높여서, 앞으로 거주 가능한 외계 행성에서 생명체를 탐지하는 데 유망한 방법이 될 수 있음을 시사합니다.

부유 식물과 같은 광합성 생물이 거주 가능한 외계 행성에 보편적으로 존재한다면, 생명체 탐사의 범위는 지구와 유사한 행성에 국한되지 않고 해양 행성까지 확장될 수 있습니다. 다양한 행성 조건에 적응할 수 있는 유기체의 형태를 예측하기 위해 행성 환경과 함께 공진화하는 생명체의 기원과 진화 과정을 이해하는 것이 중요합니다.

이 연구는 생체지문에 대한 미래 연구의 토대를 제공하여 차세대 생명체 탐지 임무의 길을 열었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250227125818.htm