생명체가 살 수 있을 것으로 생각되는 유로파에 산소가 부족할 수도 있다

목성의 달인 유로파는 밝고 얼음으로 뒤덮인 지각 아래에 염분 바다가 있는 것으로 생각되며, 이는 우리 태양계에서 가장 살기 좋은 곳 중 하나가 될 수 있는 곳입니다.

그러나 우리가 알고 있는 대부분의 생명체에는 산소가 필요합니다. 유럽의 주변 지역에 그런 것이 있는지 없는지는 공개된 질문입니다.

이제 천문학자들은 얼어붙은 달 표면에서 아래 물의 산소 공급원이 될 수 있는 분자가 얼마나 많이 만들어지는지 알아냈습니다. NASA의 Juno 미션 데이터를 사용하여 결과월요일 Nature Astronomy 저널에 발표된 새로운 연구에 따르면 얼어붙은 세계는 일부 천문학자들이 기대했던 것보다 적은 양의 산소를 생성하고 있습니다.

이번 연구를 이끈 프린스턴 대학 플라즈마 물리학자인 Jami Szalay는 “이는 우리가 예상했던 것보다 낮은 수준이다”라고 말했다. 그는 주택이 “완전히 금지되지는 않는다”고 덧붙였다.

지구에서는 식물, 플랑크톤, 박테리아의 광합성이 산소를 대기 중으로 펌핑합니다. 그러나 유럽에서는 프로세스가 다르게 진행됩니다. 우주에서 온 대전된 입자가 달의 얼음 표면에 충격을 가해 얼어붙은 물을 수소와 산소 분자로 분해합니다.

“얼음 껍질은 유럽의 폐와 같습니다”라고 살라이 박사는 말했습니다. “유해한 방사선으로부터 바다 아래를 보호하는 동일한 표면인 표면은 어느 정도 숨을 쉬고 있습니다.”

천문학자들은 이 산소가 유로파의 수중 지하세계로 운반될 수 있다고 추측합니다. 만약 그렇다면, 그것은 해저의 화산 물질과 혼합되어 “결국 생명의 형성으로 이어질 수 있는 화학 수프”를 생성할 수 있다고 콜로라도 대학 볼더 대학의 행성 과학자인 프랜 바그널(Fran Bagnall)은 말했습니다.

목성의 두꺼운 구름 베일 아래에 무엇이 있는지 발견하기 위해 2011년에 발사된 Juno 우주선은 이제 목성의 고리와 달을 탐사하는 확장된 임무를 수행하고 있습니다. 기내에는 JADE(목성 오로라 분포 실험)이라는 도구가 탑재되어 있습니다. Salai 박사의 팀은 Juno가 유로파를 휩쓸고 있는 플라즈마를 통과하는 동안 JADE가 수집한 데이터를 연구했습니다.

그러나 그들은 직접적으로 산소를 찾는 것이 아니라 수소를 세고 있었습니다. 분자가 너무 가볍기 때문에 유로파 표면에서 생성된 모든 수소는 대기 중으로 높이 떠오릅니다. 더 무거운 산소는 얼음에 갇히거나 갇혀 있을 가능성이 더 높습니다.

그러나 두 분자 모두 동일한 근원, 즉 얼어붙은 H2O의 분해에서 나옵니다.

Szalay 박사는 “따라서 수소를 측정하면 얼마나 많은 산소가 생산되는지 직접 확인할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

연구팀은 유로파 표면에서 매초 약 13~40파운드의 산소가 생성된다는 사실을 발견했습니다. 이는 하루 1,000톤이 넘는 양으로 댈러스 카우보이스의 축구 경기장을 1년에 100번 채울 수 있는 양입니다.

이전 연구에서는 초당 최대 2,245파운드의 다양한 범위가 보고되었지만 이 결과는 해당 범위의 상한이 거의 없음을 보여줍니다. 그러나 Bagnall 박사에 따르면 이것이 반드시 유럽의 거주 가능성에 해를 끼치는 것은 아닙니다.

“우리는 생명체를 형성하는 데 얼마나 많은 산소가 필요한지 실제로 알지 못합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “따라서 이전 희망 추정치보다 낮다는 사실은 큰 문제가 아닙니다.”

유로파의 대기를 연구하는 것은 “시스템으로서의 달에 대해 배우는 데 중요한 퍼즐 조각”이라고 이번 연구에 참여하지 않은 보스턴 대학의 행성 과학자인 칼 슈미트(Carl Schmidt)는 말했습니다.

하지만 결과는 얼음에서 생성된 산소의 양만 확인할 뿐입니다. 이 연구는 얼마나 많은 분자가 대기로 손실되는지, 그것이 어떻게 얼음에 침투하여 아래 바다를 풍요롭게 할 수 있는지 밝히지 않았습니다.

즉, 슈미트 박사는 “우리는 상승에 비해 하락이 얼마나 되는지 아직 모른다”고 말했습니다.

Juno는 전 세계 물 세계를 더 이상 근접 비행할 수 없지만 유로파를 연구하기 위해 특별히 고안된 차세대 임무를 통해 더 많은 답을 찾을 수 있습니다. 2031년 목성계에 도착할 것으로 예상되는 ESA의 목성 얼음 위성 탐사선은 유로파 바다의 존재와 크기를 확인하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그리고 NASA 유럽 ​​클리퍼10월에 발사될 예정인 이 우주선은 달의 얼음 표면이 아래의 물과 어떻게 상호 작용하는지 조사할 것입니다.

현재 천문학자들은 Juno에서 나오는 데이터로 바쁘다. 비록 비행 시간이 몇 분에 불과했지만, 유로파 대기 근처의 플라즈마 구성을 직접 측정한 것은 이번이 처음이었습니다.

“이것은 빙산의 일각에 불과합니다.”라고 살라이 박사는 말했습니다. “수년 동안 우리는 모든 보물을 찾기 위해 이 단 한 번의 비행을 파헤칠 것입니다.”