과학자들이 다른 별을 공전하는 먼 곳에 생명체가 살고 있을 수 있다는 새롭지만 잠정적인 증거를 발견했다.

K2-18b라는 행성의 대기를 연구하던 케임브리지 대학 연구팀은 “지구에서는 단순한 생물체에서만 생성되는 분자의 흔적을 감지했다”고 BBC 방송이 17일 보도했다.

이번 관측은 미 항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주 망원경(JWST=James Webb Space Telescope)이 행성 대기에서 생명과 관련된 화학 물질을 감지한 두 번째이자 더욱 기대되는 관측이다. 그러나 해당 연구팀과 독립 천문학자들은 이러한 결과를 확인하려면 더 많은 데이터가 필요하다고 강조했다.

케임브리지 대학교 천문학 연구소의 연구실에서 수석 연구원인 니쿠 마두수단(Nikku Madhusudhan) 교수는 결정적인 증거를 곧 얻을 수 있기를 바란다면서, “이건 지금까지 발견된 것 중 가장 강력한 증거이다. 생명체가 존재할 가능성이 있다. 현실적으로 1~2년 안에 이 신호를 확인할 수 있다고 말할 수 있다.”고 말했다.

K2-18b는 지구의 2.5배 크기이고, 지구로부터 700조 마일 떨어져 있다.

JWST는 너무 강력해서 궤도를 도는 작은 붉은 태양에서 통과하는 빛을 통해 행성 대기의 화학적 구성을 분석할 수 있다.

케임브리지 연구팀은 대기에 생명체와 관련된 두 분자, 즉 디메틸 설파이드(DMS=dimethyl sulphide)와 디메틸 이황화물(DMDS=dimethyl disulphide) 중 적어도 하나의 화학적 특징이 존재하는 것으로 보인다는 사실을 발견했다. 지구에서 이러한 기체는 해양 식물성 플랑크톤과 박테리아에 의해 생성된다.

마두수단 교수는 단 한 번의 관찰기간 동안 이렇게 많은 가스가 감지된 것에 놀랐다며, “우리가 추정하는 대기 중 이 가스의 양은 지구에 있는 양보다 수천 배나 더 많고, 만약 생명체와의 연관성이 진짜라면, 이 행성은 생명체로 가득할 것”이라고 설명했다.

나아가 마두수단 교수는 “k2-18b에 생명체가 있다는 것을 확인하면, 은하계에 생명체가 매우 흔하다는 것을 기본적으로 확인할 수 있을 것”이라고 말했다.

첫째, 이번 발견은 발견을 주장하는 데 필요한 수준에 미치지 못한다. 이를 위해 연구자들은 자신의 결과가 정확하고 우연한 결과가 아니라는 것을 약 99.99999% 확신해야 한다. 과학 용어로 5 시그마(sigma) 결과라고 할 수 있다.

이번 최신 결과는 3 시그마, 즉 99.7%에 불과하다. 꽤 높은 수치처럼 들리지만, 과학계를 설득하기에는 충분하지 않다. 하지만 18개월 전 팀이 얻은 68%라는 1 시그마 결과보다는 훨씬 더 높은 수치이다. 당시 이 결과는 많은 회의론을 불러일으켰다.

하지만 에든버러 대학의 캐서린 하이만스(Catherine Heymans) 교수이자 연구팀과 무관한 스코틀랜드 왕립 천문학자에 따르면, 케임브리지 팀이 5 시그마 수준의 결과를 얻더라도 그것이 지구에 생명체가 존재한다는 결정적인 증거는 되지 못할 것이라며, “그러한 확실성이 있더라도 이 가스의 기원이 무엇인지에 대한 의문은 여전히 ​​남아 있다”고 말했다.

하이만스 교수는 “지구에서는 바다 속 미생물에 의해 생성되지만, 완벽한 데이터가 있더라도 이것이 외계 행성의 생물학적 기원이라고 확신할 수는 없다. 우주에서는 이상한 일들이 많이 일어나고, 이 행성에서 이런 분자를 생성할 수 있는 다른 지질 활동이 무엇인지 알 수 없기 때문”이라고 설명했다.

케임브리지 연구팀은 이러한 견해에 동의한다. 그들은 실험실에서 비생물적 방법으로 DMS와 DMDS를 생산할 수 있는지 확인하기 위해 다른 그룹과 협력하고 있다.

다른 연구 그룹들은 K2-18b에서 얻은 데이터에 대해 대안적이고 생명력이 없는 설명을 제시했다. DMS와 DMDS의 존재 여부뿐만 아니라 행성의 구성 성분에 대해서도 격렬한 과학적 논쟁이 있다.

많은 연구자들이 이 행성에 광대한 ‘액체 바다’(liquid ocean)가 있다고 추론하는 이유는 K2-18b 대기에 암모니아 가스가 없기 때문이다. 그들의 이론은 암모니아가 지하의 광대한 수역에 흡수된다는 것이다. 하지만 케임브리지 대학교의 올리버 쇼틀(Oliver Shorttle) 교수에 따르면, 이는 용융된 암석으로 이루어진 바다로도 설명될 수 있으며, 이 경우 생명체는 존재할 수 없다.

그는 이어 “다른 별을 공전하는 행성에 대해 우리가 아는 모든 것은 행성의 대기에서 반사되는 아주 작은 빛에서 비롯된다. 따라서 우리가 생명의 징후뿐만 아니라 다른 모든 것을 알아내야 하는 이 신호는 믿을 수 없을 정도로 미약하다”면서 “K2-18b에 대한 과학적 논쟁의 일부는 여전히 행성의 구조에 관한 것”이라고 말했다.

NASA 에임스 연구 센터(Ames Research Center)의 니콜라스 워건(Nicolas Wogan) 박사는 이 데이터에 대한 또 다른 해석을 내놓았다. 그는 K2-18b가 표면이 없는 소형 가스 행성일 것이라고 주장하는 연구 결과를 발표했다.

이러한 두 가지 대안적 해석은 JWST의 데이터와 일치하지 않는다는 이유로 다른 그룹으로부터 이의를 제기받았다. 이는 K2-18b를 둘러싼 강력한 과학적 논쟁을 보여주고 있다.

마두수단 교수는 과학계에서 가장 중요한 질문 중 하나에 답하려면 아직 넘어야 할 산이 많다는 것을 인정하면서도, 그는 자신과 연구팀이 올바른 길을 가고 있다고 믿는다.

그는 “수십 년 후, 우리는 이 시점을 돌아보며 살아있는 우주가 우리 손이 닿을 수 있는 거리에 온 순간이었다는 것을 깨닫게 될지도 모른다”며 “이것은 전환점이 될 수 있다. 우주에서 우리가 홀로 존재하는지에 대한 근본적인 질문이 갑자기 우리가 답할 수 있는 질문이 되는 것”이라고 말했다.

한편, 해당 연구는 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal Letters)에 게재됐다.