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로제타, 물의 기원에 대해 다시 묻다! 목록

조회 : 6025 | 2015-01-06

로제타

2004년 1월 19일 유럽우주기구(ESA) 홈페이지에 업로드된 로제타 혜성탐사선이 먼 우주를 여행하는 상상도. 2004년 3월 발사된 이 혜성탐사선은 만 10년이 지나고 11년째인 2014년 8월에야 목표로 했던 혜성 67P/추류모프-게라시멘코(67P/Churyumov-Gerasimenko)에 접근할 수 있었답니다. / 이미지 출처 : ESA, image by AOES Medialab

 

유럽우주기구(ESA)의 혜성탐사선 ‘로제타’가 과학계를 큰 혼란에 빠뜨렸습니다. 스위스 베른대 캐서린 알트웨그 교수를 중심으로 한 유럽의 공동연구진이 지난 12월 10일 사이언스에 논문을 게재했는데 ‘로제타의 분석 결과 혜성의 물은 지구의 물과 크게 달랐다’는 내용이었습니다.

이는 지금까지 혜성이나 소행성이 지구와 충돌할 때 지구에 물이 생겨났을 것이라는 것이 과학계의 유력한 학설이었는데, 그 중 여러 연구 결과를 놓고 봤을 때 혜성이 지구 내에 물과 생명체의 근원인 아미노산을 공급했을 것이라고 내다봤었답니다. 그런데 이것이 오류일 가능성이 높아졌으니 과학계가 발칵 뒤집힌 것이지요.

그렇다면 도대체 지구 내 물의 기원은 어디에서 찾아야 할까요?

이번 주 따끈따끈 과학에서는 과학계에 이런 큰 혼란을 가져온 ‘로제타’는 무엇인지, 로제타로 인해 과학계가 어떤 혼란을 겪게 되는 것인지 자세히 알아볼까 합니다.

 

* 알아보기

- ‘로제타’란?

[첫 혜성 탐사선도 아닌 로제타가 이렇게 주목을 받는 이유는?]

- 지구 내 물의 기원에 대한 과학계의 유력 학설은?

- 지구의 물과 혜성의 물은 어떻게 달랐나?

 

* 생각 키우기

 

 

 ‘로제타’란?

유럽우주기구(ESA)의 혜성탐사선 이름이 바로 ‘로제타’입니다. 2004년 3월 발사된 후 만 10년이 넘는 기간 동안 약 64억km를 날아가 지난 8월 혜성궤도에 접근하며 혜성에서 뿜어져 나오는 가스 속 물 분자를 세 차례 포획했습니다. 이를 질량분석기로 분석해 보내온 결과가 지구상의 물이 혜성으로부터 온 것은 아닌 것 같다는 것이었지요.

 로제타 여정

지구에서 발사된 혜성탐사선 로제타는 2004년 발사 후 무려 만 10년이 훌쩍 지난 2014년 8월에 목표로 한 혜성에 도달했답니다. 지난 10년 동안 로제타의 여행 경로를 보여주는 그림. / 이미지 출처 : ESA

 

로제타가 맡은 임무는 혜성의 물 분자를 분석해 지구상의 물과 비교하고 아미노산을 찾는 것이었습니다. 생명체가 물이 없으면 살 수 없으므로 외계 생명체를 찾기 위해서는 물이 있는 곳을 먼저 찾는 것이고요. 아미노산을 찾는 이유는 생명체 탄생의 근원이자 단백질의 주요성분이기 때문이지요.

 

[첫 혜성 탐사선도 아닌 로제타가 이렇게 주목을 받는 이유는?]

1986년 유럽우주기구(ESA)는 최초의 혜성탐사선 지오토호로 핼리 혜성을 탐사했습니다. 미국항공우주국(NASA)의 탐사선은 혜성과 충돌하기도 한 후 혜성에서 분출된 물질을 지구로 가져오기도 했고요. 이렇 듯 이미 여러 혜성 탐사선들이 혜성의 신비를 풀려고 노력했었는데, 첫 번째 혜성 탐사선도 아닌 로제타가 이렇게 주목을 받는 이유는 무엇일까요?

바로 로제타는 혜성을 스쳐지나가듯 탐사하는 1회성인 다른 탐사선들과는 달리 1년 정도를 이 혜성과 함께 이동하며 혜성의 핵에도 착륙해 그 실체를 파헤치도록 설계됐기 때문이랍니다.

실제로 지난 11월 13일에는 로제타에서 분리된 탐사로봇 필레(Philae)를 혜성 67P/추류모프-게라시멘코(67P/Churyumov-Gerasimenko)에 착륙시켰습니다. 착륙 시 필레를 고정시켜 줄 작살의 고장으로 튕겨져 착륙 지점을 벗어나 절벽 부근 그늘지대에 떨어지면서 사진 두 장 전송 후 초기 배터리는 방전됐고, 내년 이후에나 다시 태양열을 받아 충전 후 활동할 수 있을 것으로 보입니다. 과학자들은 다시 살아나 움직일 필레의 활약을 기대하고 있답니다.

또 앞으로 약 1년 동안 로제타는 타겟 혜성과 함께 비행하면서 혜성의 코마와 꼬리가 생성되는 전 과정을 생생하게 지구로 중계해 줄 것이랍니다.

로제타 상상도

 혜성탐사선 로제타에서 탐사로봇 필레가 분리돼 혜성으로 다가가는 상상도. / 이미지 출처 : ESA/ATG medialab

 

 

 

지구 내 물의 기원에 대한 과학계의 유력 학설은?

지구는 약 46억 년 전의 원시지구일 때, 불덩어리 상태라 혹시 지구에 물이 있었더라도 증발해 버렸을 거라고 해요. 때문에 과학자들은 43억 년 전부터 44억 년 전까지 있었던 대충돌 시기에 수많은 소행성과 혜성이 지구에 충돌하면서 물과 아미노산 등을 지구에 공급했을 것으로 추정한답니다.

혜성표면

로제타가 지난 12월 14일 촬영해 전송한 혜성 67P/추류모프-게라시멘코(67P/Churyumov-Gerasimenko)의 표면. 탐사로봇 필레가 재충전 후 다시 활동을 시작하면 정보를 지구로 전송하는 역할을 맡을 로제타는 그동안 혜성을 따라다니며 본인이 맡은 탐사업무를 계속할 예정이랍니다. / 이미지 출처 : ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0

 

2009년 미국항공우주국(NASA)가 채취한 혜성의 먼지에서 생명체 탄생의 근원이자 단백질의 주요 성분인 아미노산까지 발견되면서 혜성이 물과 생명 탄생의 근원일 것이라는 기대가 한껏 높아졌었답니다.

 

 

지구의 물과 혜성의 물은 어떻게 달랐나?

물은 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소원자로 구성되어 있는데, 수소 원자는 일반적인 수소와 무거운 중수소로 나뉩니다. 이 두 종류의 수소 모두 물을 만들지만 수소와 중수소의 비율이 다르지요.

로제타는 혜성 67P/추류모프-게라시멘코(67P/Churyumov-Gerasimenko)에 접근하며 1000km, 100km, 50km 상공에서 세 차례 물 분자를 포획했고 질량분석기로 분석한 결과를 보내왔습니다.

지구상에 존재하는 물의 중수소 비율이 일정하므로 로제타가 분석한 이 혜성의 물이 지구와 비슷하다면 지구 내 물의 기원이 혜성에서 왔다는 근거가 될 수 있었답니다. 하지만 로제타가 분석한 이 혜성의 물은 지구의 물보다 중수소 비율이 무려 4배가량 높았습니다. 태양계 내 혜성들은 수소와 중수소의 비율이 비슷하므로 지구 물의 기원이 혜성이라는 학설 자체가 힘을 잃게 된 것이랍니다.

전문가들은 물의 기원을 찾는 연구가 혜성에서 소행성 등으로 급격하게 바뀌게 될 것 같다는 의견을 내놓고 있답니다.

  수소비율

지금까지의 연구결과로 얻어진 태양계 내 물의 중수소 대 수소의 비율. 태양계 여러 천체들에서 발견된 물의 중수소 대 수소의 비율을 볼 때 이번 혜성에서 얻어진 결과(오른쪽 끝, 노랑색)는 지구(왼쪽 끝, 파란색)과는 큰 차이가 있음을 알 수 있습니다. 오히려 소행성(Asteroids, 회색)에서 그 기원을 찾는 것이 더 가까워 보입니다. / 이미지 출처 : ESA(Data from Altwegg et al. 2014 and references therein)

 

 

* 생각 키우기

10년이 넘는 로제타호의 여정을 돌아보고 아래 글을 읽은 후에, 이토록 오랜 시간과 노력 그리고 비용을 한 연구에 쏟아 붓는 이유에 대해 생각해 봅시다. 

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유럽우주국(ESA)의 혜성탐사선 로제타가 ‘67P/추류모프-게라시멘코’에 도달한 것이 저명한 과학저널인 ‘사이언스’가 지난 12월 18일에 발표한 ‘올해의 과학성과 톱 10(top10 breakthroughs of 2014)’ 중 첫 번째로 뽑혔습니다. 또 그 전날에는 사이언스와 양대산맥이라 불리는 저명한 과학저널 ‘네이처(Nature)’가 로제타의 비행 책임자인 안드레아 아코마조 박사를 ‘올해의 인물 10명(10 people who mattered in 2014)’ 가운데 한 명으로 뽑기도 했었지요.

무엇이 로제타를 세계에서 가장 저명하다는 두 잡지에서 최고라 꼽아야만 했던 걸까요?

로제타는 만 10년이 훌쩍 지난 지난 11월 67P 혜성에 인류 역사상 처음으로 탐사로봇 필레를 착륙시키는 데 성공했습니다. 비행거리는 약 64억㎞로 지구와 태양간 거리의 42배가 넘는답니다. 필레가 태양전지 충전이 불가능한 그늘 지역에 내려 현재 ‘동면’에 들어가긴 했지만 사이언스는 “두 탐사선이 그간 보낸 준 데이터만으로도 혜성의 생성과 진화 연구에 새 빛이 됐다”고 평가했답니다.

또 로제타는 앞으로 1년 동안 이 혜성과 함께하며 보내 올 드라마틱한 연구 결과들도 기대가 되지 않나요?

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주제!
,태양계
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