토성의 위성 타이탄에 생명체가 존재할 수 있지만 그 양은 극히 적다는 연구 결과가 나왔다

토성의 가장 큰 위성인 타이탄은 기묘하고 외계적인 세계입니다. 액체 메탄이 흐르는 강과 호수, 얼음 바위, 그리고 검댕 같은 "모래"로 뒤덮인 사구로 뒤덮인 타이탄의 지형은 오랫동안 과학자들을 매료시켜 왔으며, 타이탄의 두껍고 뿌연 대기 아래에 생명체가 숨어 있을지도 모른다는 추측을 불러일으켰습니다.

앨버타 대학교 생태학 및 진화생물학과의 안토닌 아프홀더와 하버드 대학교 지구 및 행성과학과의 피터 히긴스가 공동으로 이끄는 국제 연구팀은 타이탄에 생명체가 존재한다면 어떤 모습일지에 대한 현실적인 시나리오를 개발하고, 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 곳은 어디이며, 얼마나 존재할지에 대한 현실적인 시나리오를 개발하기로 했습니다.

"저희 연구에서는 타이탄이 다른 얼음 위성과 비교했을 때 독특한 점, 즉 유기물 함량이 풍부하다는 점에 초점을 맞췄습니다."라고 박사후 연구원인 아프홀더가 말했습니다.

연구팀은 생체에너지 모델링을 통해 최대 480km(300마일) 깊이로 추정되는 타이탄의 지하 바다가 유기물을 섭취하는 생명체를 지탱할 수 있음을 발견했습니다. 행성과학 저널(The Planetary Science Journal) 에 발표된 이 연구는 타이탄이 단순하고 미세한 생명체를 품고 있을 가능성은 있지만, 전체적으로는 몇 파운드(약 1kg) 정도의 바이오매스(생물량)만 지탱할 수 있을 것이라고 결론지었습니다.

"표면은 지구와 같고, 내부는 바다와 같은" 타이탄은 NASA의 드래곤플라이 미션을 통해 향후 탐사 대상이 될 예정입니다. 타이탄의 풍부한 유기 화학 물질을 바탕으로 타이탄에 생명체가 탄생할 수 있는 가능성에 대한 많은 추측이 있었지만, 애프홀더가 지나치게 단순한 접근이라고 생각하는 부분 때문에 기존 추정치는 제대로 작성되지 않았습니다.

"타이탄에 유기물이 풍부하기 때문에 생명체를 지탱할 수 있는 식량원이 부족하지 않다는 의견이 있었습니다."라고 애프홀더는 말했습니다. "우리는 이러한 유기 분자가 모두 식량원이 될 수는 없다는 점, 바다가 매우 크다는 점, 그리고 모든 유기물이 있는 바다와 지표면 사이의 교환이 제한적이라는 점을 지적합니다. 따라서 우리는 더욱 섬세한 접근이 필요하다고 주장합니다."

연구의 핵심에는 "기본으로 돌아가는" 접근법이 자리 잡고 있습니다. 이 접근법은 모든 생물학적 대사 과정 중 가장 단순하면서도 놀라운 과정 중 하나인 발효를 가정하여 타이탄 생명체의 실현 가능성을 제시하고자 했습니다. 지구인들에게는 사워도우 빵 만들기, 맥주 양조, 그리고 (덜 선호되지만) 잊힌 음식을 부패시키는 역할로 친숙한 발효는 유기 분자만 필요로 하며, 호흡과 같은 다른 대사 과정에 필수적인 산소와 같은 "산화제"는 필요하지 않습니다.

아프홀더는 "발효는 아마도 지구 생명의 역사 초기에 진화했을 것이며, 타이탄에서 일어났을지 아닐지 모르는 알려지지 않았거나 추측적인 메커니즘에 대한 어떤 설명도 필요하지 않다"고 말하며, 지구의 생명체는 지구 형성 당시 남은 유기 분자를 먹고 자라면서 처음 나타났을 수 있다고 덧붙였습니다.

"타이탄에도 비슷한 미생물이 존재할 수 있을지 궁금했습니다." 애프홀더가 말했다. "만약 그렇다면, 타이탄의 지하 바다가 타이탄 대기에서 합성되어 표면과 핵에 축적되는, 겉보기에 방대한 비생물적 유기 분자들을 먹이로 삼는 생물권에 어떤 잠재력을 가지고 있을까요?"

연구자들은 모든 알려진 아미노산 중 가장 간단한 유기 분자인 글리신에 특별히 주목했습니다.

"우리는 글리신이 태양계의 모든 원시 물질에 비교적 풍부하게 존재했음을 알고 있습니다."라고 애프홀더는 말했다. "소행성, 혜성, 그리고 우리 태양계와 같은 별과 행성을 형성하는 입자와 가스 구름을 살펴보면, 우리는 그 모든 곳에서 글리신이나 그 전구체를 발견할 수 있습니다."

그러나 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 타이탄 유기물 중 미생물이 섭취하기에 적합한 물질은 극히 일부에 불과한 것으로 나타났습니다. 타이탄 바다에서 글리신을 섭취하는 미생물은 두꺼운 얼음 껍질을 통해 표면에서 아미노산을 안정적으로 공급받아야 합니다. 같은 연구팀의 이전 연구에서는 얼음에 충돌하는 운석이 액체 상태의 물 "용융 웅덩이"를 남길 수 있으며, 이 웅덩이가 얼음을 뚫고 가라앉아 표면 물질을 바다로 운반할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.

"우리의 새로운 연구에 따르면 이러한 공급량은 기껏해야 몇 킬로그램밖에 되지 않는, 작은 개 한 마리의 무게에 해당하는 극히 적은 수의 미생물 개체군을 유지하기에 충분할 수 있습니다."라고 아프홀더는 말했습니다. "그렇게 작은 생물권은 타이탄의 광활한 바다 전체의 물 1리터당 평균 세포 하나보다 적게 존재할 것입니다."

연구팀은 타이탄에 대한 미래의 임무에서 생명체를 찾을 확률(만약 생명체가 존재한다면)은 타이탄 표면의 유기물 외에 다른 곳에서 생명체의 잠재력을 발견하지 않는 한 건초더미에서 바늘을 찾는 것과 같을 것이라고 제안했습니다.

아프홀더는 "타이탄의 독특하고 풍부한 유기물 재고는 실제로 사람들이 직관적으로 생각하는 만큼 달의 거주 가능성에 영향을 미칠 만큼 충분하지 않을 수 있다는 결론을 내렸습니다."라고 말했습니다.

스위스 베른에 있는 국제우주과학연구소(ISSI)가 이 연구에 자금을 지원했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250407172910.htm