외계행성 K2-18b의 가상 이미지. / NASA, ESA, CSA

NASA 과학자들은 상대적으로 지구와 가까운 외계행성 에서 가능한 '생체표지 가스(biosignature gases)'의 추가 증거를 발견하여 외계 생명체의 존재 가능성을 강화했다.

2023년, NASA의 제임스웹 우주망원경(JWST)을 사용하는 연구자들은 K2-18b에서 지구보다 거의 9배 더 크고 우리로부터 약 124광년 떨어진 별의 '거주 가능 구역(habitable zone)'에 있는 '디메틸 설파이드(DMS)'의 잠재적 존재를 보고했다. 우리와 가까운 '슈퍼지구'에서 생명징후를 발견한 것이다.

지구상에서 DMS는 주로 생명체에 의해 생성되며, 대부분 식물성 플랑크톤과 기타 해양 미생물에 의해 증식하기 때문에 2023년 연구는 어느 정도 열정적으로 진행되었다. 그러나 JWST의 관측 결과는 DMS의 존재와 일치했지만 확인되지는 않았다. 그래서 연구팀은 이번에는 조금 다른 방식으로 다시 살펴봤다.

JWST는 천문대의 관점에서 호스트 별을 '통과'하거나 앞으로 지나갈 때 외계행성 대기를 탐사할 수 있다. JWST는 별빛의 파장을 기반으로 공기 중의 특정 분자를 감지하게 된다. 

연구팀은 JWST의 근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(NIRISS)와 근적외선 분광기(NIRSpec) 장비를 사용하여 최초의 임시 DMS 검출을 수행했다. 새로운 연구를 위해 연구팀은 100억 달러 규모의 망원경의 중적외선 기기(MIRI)를 사용하여 다양한 파장의 빛을 면밀히 조사했다.

연구팀은 현지시간 17일 '천체물리학 저널 레터스'에 온라인으로 게재된 새로운 연구에서 MIRI가 DMS(화학적 사촌이자 잠재적인 생명신호인 디메틸 이황화물 또는 DMDS)의 지문도 발견했다고 보고했고 이를 스페이스닷컴이 보도했다. 

K2-18b에 대한 이들 연구를 모두 이끈 케임브리지 대학교 천문학 연구소의 니쿠 마두수단 교수는 이날 "이것은 이전과 다른 장비와 다른 파장 범위의 빛을 사용하는 독립적인 증거다. 이전 관측과 겹치지 않는다"고 말했다. "신호는 강하고 명확하게 전달되었다"고도 했다. 

천문학자들은 크기와 다른 특성을 바탕으로 K2-18b가 거대한 액체-물 바다와 수소가 풍부한 대기를 가진 2021년에 제안된 외계 행성의 일종인 '하이시안(Hycean=hydrogen + ocean, 수소해양)' 세계일 가능성이 있다고 추정하고 있다. 

새로운 연구에 따르면 K2-18b의 공기에는 DMS 또는 DMDS도 풍부하다. 연구팀은 지구상의 농도가 10% 미만인 것에 비해 10% 이상의 농도를 갖고 있는 것으로 추정한다. 

마두수단은 "이전의 이론적 연구에서는 DMS와 DMDS와 같은 고수준의 황 기반 가스가 하이시안 세계에서 가능하다고 예측했다"고 말했다. 그는 또한 다음과 같이 설명했다. "그리고 이제 우리는 예측된 것과 일치하게 이를 관찰했다. 우리가 이 행성에 대해 알고 있는 모든 것을 고려할 때, 생명체가 가득한 바다를 가진 하이시안 세계는 우리가 가진 데이터에 가장 잘 맞는 시나리오다."

마두수단과 그의 팀은 외계 생명체를 발견했다고 주장하는 것이 아니라, 자신의 발견을 확인하고 확장하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 다른 과학자들도 같은 생각을 하고 있으며, 일부 과학자들은 K2-18b와 생명을 유지할 수 있는 잠재력에 대한 논쟁에 더 많은 회의론을 제기하고 있는 상황이다. 

외계 생명체의 징후를 감지하는 것은 까다로운 일이며, 특히 K2-18b와 같은 세계에서는 가까운 시일 내에 정밀한 조사를 할 수 있지도 않다. 따라서 과학계에서는 논쟁을 벌이면서 확실한 데이터를 수집해가는 노력을 기울여야 할 때다.