지구의 물, 혜성 아닌 소행성에서 왔나

중앙일보

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지난달 유럽우주국(ESA) 탐사선 로제타가 착륙한 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 물 성분이 지구와 다른 것으로 확인됐다. 먼 옛날 지구에 물을 전해준 ‘메신저’가 혜성일지 모른다고 추측해 온 과학자들의 기대와 반대되는 결과다.

스위스 베른대 물리연구소의 K 알드웩 교수 연구팀은 로제타가 보내 온 데이터를 분석한 결과 67P/추류모프-게라시멘코의 중수소/수소(D/H) 비율이 (5.3 ± 0.7)×10-⁴로 확인됐다고 11일 밝혔다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스(Science)’ 온라인판에 게재된 논문을 통해서다. 이 같은 비율은 지구 물속에 포함된 중주소/수소 비율의 세 배에 달한다. 두 천체의 물이 전혀 다른 곳에서 기원했음을 보여주는 증거다. 연구진은 “바다 등의 기원이 혜성이 아니라 소행성이라는 추측이 힘을 얻게 됐다”고 밝혔다.

지구 표면의 70%는 바다다. 이 엄청난 양의 물이 어떻게 생겼는지는 아직도 미스터리다. 지구는 먼 옛날 원시우주의 먼지ㆍ가스구름이 고온고압 상태로 수축하며 만들어졌다. 수분이 있었다해도 몽땅 수증기가 돼 날아갔기 쉽다. 때문에 과학자들은 지구 밖 어딘가에서 물이 왔을 것으로 추측해 왔다. 혜성ㆍ소행성 등이 유력 후보로 꼽혔다. 이들이 지구로 추락하며 그 안에 포함돼 있던 얼음이 녹아 물이 됐을 가능성이 크다는 것이다.

이런 추측을 확인하는 길은 지구와 혜성ㆍ소행성 물의 ‘족보’를 비교하는 것뿐이다. 물은 산소와 수소(Hydrogen)가 결합해 만들어 진다. 하지만 실제 성분을 분석해 보면 미량이지만 다른 원소가 들어있다. 수소의 동위원소인 중수소(Deuterium)다. 이런 중수소/수소(D/H) 비율은 어디든 일정하다. 만약 혜성과 지구의 D/H비율이 같다면 둘의 기원이 같다는 의미가 된다.

2010년 미국 항공우주국(NASA)의 심우주 탐사선은 103P/하틀리2 혜성의 700㎞까지 접근해 대기 샘플을 채취했다. 독일 막스플랑크 태양계연구소 연구팀이 분석한 이 혜성의 D/H 비율은 지구와 비슷했다. 103P/하틀리2는 6.46년을 주기로 해왕성 바깥쪽(카이퍼벨트)에서 날아온다. 반면 이번에 로제타가 착륙한 67P/추류모프-게라시멘코는 이보다 주기가 짧은 목성 궤도를 돈다. 서로 다른 궤도를 가진 두 혜성의 D/H비율이 모두 지구와 일치한다면 물의 '혜성 기원설' 가능성이 훨씬 더 커진다. 로제타에는 질량 분석기 ‘로지나(Rosina)’가 실려 있다. 이를 이용하면대기 분석이 가능하다. 과학자들은 로제타의 D/H비율 분석결과가 나오길 그간 손꼽아 기다려 왔다.

하지만 11일 발표는 이런 과학자들에겐 실망스러운 결과였다. 바다의 미스터리가 풀리려면 좀더 시간이 필요할 듯 하다.

김한별 기자 idstar@joongang.co.kr