NASA의 큐리오시티(Curiosity) 로봇이 화성의 고대 분화구에서 새로운 유기 화합물을 식별합니다.

NASA가 운영하는 Curiosity 탐사선은 화성 표면에서 수집한 암석 샘플에서 21개의 서로 다른 유기 분자를 식별했습니다. 분석된 물질은 Gale Crater 내부에 위치한 Glen Torridon으로 알려진 지역에 위치했습니다. 선내 장비에서 발견된 화학 원소 중 7개 화합물은 이전에 화성에서 기록된 적이 없습니다. 이번 발견은 우주 탐사의 이정표를 나타내며 화성의 지질 구성에 대한 이해를 확장합니다.

식별은 다른 행성에서 이전에 수행된 적이 없는 방식으로 적용된 습식 화학 기술을 사용하여 이루어졌습니다. 과학적 조사 결과는 Nature Communications 저널에 게재된 기사에 자세히 설명되어 있습니다. 데이터의 출처가 된 샘플은 19세기 영국의 선구적인 고생물학자를 기리는 Mary Anning이라는 암석층에서 추출되었습니다. 이 발견은 지구에 인접한 천체의 습하고 잠재적으로 거주 가능한 과거에 대한 이론을 강화합니다.

고대 호수 지역에서 시추를 통해 보존된 물질이 드러남

장비는 2012년 게일 크레이터(Gale Crater)에 착륙한 이후 계속해서 샤프 산(Mount Sharp)을 오르고 있습니다. 이 궤적의 주요 목적은 먼 시대에 물이 존재했다는 증거를 포함하는 지질층에 대한 상세한 연구를 포함합니다. 메리 애닝(Mary Anning) 암석은 수십억 년 전에 말라버린 호수 바닥에 퇴적물이 쌓여 형성된 분지인 글렌 토리돈(Glen Torridon) 지역에 정확히 위치해 있습니다.

연구 자료를 얻기 위해 로봇은 점토 광물이 풍부한 사암층을 뚫었습니다. 기계적 추출 후 시스템은 암석을 분쇄하고 생성된 분말을 차량의 내부 분석 장비로 보냈습니다. 이 장비는 샘플을 극한의 온도로 가열하고 제어된 연소 과정에서 방출되는 가스를 철저하게 검사합니다.

이번 임무를 담당한 과학팀은 채택된 방법론이 더 큰 분자를 분해할 수 있다는 점을 강조했습니다. 이러한 화학적 단편화는 기존 스캐닝 방법으로는 감지하기 어려운 구성 요소의 식별을 용이하게 했습니다. 작전의 성공은 우주로 보내진 장비의 적응성을 보여줍니다.

화학 시약을 적용하면 고대 화합물이 방출됩니다.

차량의 휴대용 실험실에서는 암석 먼지를 처리하기 위해 특정 시약인 테트라메틸암모늄 수산화물을 사용했습니다. 이 용액은 샘플을 용해시키는 역할을 했으며 수십억 년 동안 광물 구조에 갇혀 있던 유기 분자를 방출했습니다. 물리적 절차는 2020년에 이루어졌지만 데이터의 복잡성으로 인해 결과가 공식적으로 발표되기까지 수년간의 분석이 필요했습니다.

센서에 의해 밝혀진 화합물 중에는 탄소와 질소 고리를 형성하는 복잡한 구조인 질소 헤테로고리 화합물이 있습니다. 육상 생물학에서 이러한 형성물은 RNA 및 DNA와 같은 핵산의 기본 전구체 역할을 합니다. 벤조티오펜을 포함하는 7개 분자 그룹이 화성 표면에서 통제 센터로 전송된 기록에 처음으로 나타났습니다.

벤조티오펜은 기본 구성에 탄소와 황을 함유하고 있습니다. 이 동일한 원소는 일반적으로 대기권을 넘어 지구 토양에 도달하는 운석에서 발견됩니다. 1960년대 후반 호주에서 회수된 머치슨 운석 조각을 이용해 수행한 실험실 테스트에서는 현재 로봇이 감지하는 것과 매우 유사한 화학적 특징이 나타났습니다.

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게일 분화구의 지질학적 조건은 발견에 유리합니다.

화성에 도달하는 태양광선과 우주 방사선은 표면에 노출된 유기 화합물을 파괴할 만큼 강력합니다. 이러한 매우 적대적인 환경에도 불구하고 분자는 얕은 지하층에서 약 35억년 동안 생존했습니다. 이 요소는 행성이 유리한 지질 조건에서 고대 물질을 보존할 수 있는 능력을 가지고 있음을 증명합니다.

착륙 및 탐사 장소의 선택은 엄격한 과학적 잠재력 기준을 바탕으로 이루어졌습니다. 이 지역은 우주 조사의 지속적인 초점을 정당화하는 독특한 특성을 나타냅니다.

• 고대 호수 환경에서 지속적인 경사분리에 의해 형성된 이암의 존재.
• 강물 흐름의 기계적 작용에 의해 퇴적된 사암의 축적.
• 홍수 주기와 극심한 가뭄에 대한 물리적 증거 보존.
• 암석 내 복잡한 화학적 화합물의 보존 가능성이 높습니다.

과학자들은 이웃 행성이 먼 과거에 미생물의 생명을 유지하는 데 필요한 조건을 충족했다고 추정합니다. 다양한 광물과 복합 유기화합물이 첨가된 과거의 액체 물이 확인되면서 거주 가능성에 대한 가설이 강화되었습니다. 그러나 이 분자의 정확한 기원은 아직 정의되지 않았으며 화성 환경 자체에 나타났을 수도 있고 소행성의 충돌을 통해 도착했을 수도 있습니다.

우주 탐사의 미래를 이끄는 첨단 장비

Curiosity의 내부 실험실은 매우 작은 물리적 공간에 오븐, 크로마토그래프 및 질량 분석기의 기능을 결합합니다. 이 시스템은 지구에서 운반된 시약에 의해 유발된 극심한 열이나 화학 반응으로 인해 방출되는 가스를 포착하고 분석합니다. 다른 천체에 대한 습식 화학의 성공적인 실행은 미래 행성 간 임무를 위한 새로운 기술 표준을 설정합니다.

탐사 차량은 샤프산(Mount Sharp)의 가파른 경사면을 따라 중단 없이 계속 여행합니다. 로봇 기계는 토양의 광물학적 구성, 고대 기후의 변화, 돌에 기록된 생물 이전의 화학적 활동의 징후에 대한 일일 데이터를 수집합니다. 북미 우주국의 원래 계획에서는 2년간의 연속 작동만 필요했지만 장비의 탁월한 저항으로 인해 임무가 10년 이상 연장되었습니다.

항공우주 분야의 전문가들은 화성의 다른 지질 지역에서 동시에 작동하는 Perseverance 우주선이 수집한 샘플과 현재 결과를 상호 참조할 계획입니다. 국제기구의 장기 목표는 이 물리적 물질을 지구의 실험실로 다시 가져올 수 있는 복잡한 임무를 개발하고 보내는 것입니다. 지구에서의 분석을 통해 우주로 발사할 수 없는 거대한 장비의 사용이 가능해집니다.

최근 발견은 붉은 행성에 과거 생명체가 존재했음을 확실히 증명하지 못합니다. 이는 복잡한 빌딩 블록이 지질학적 영겁의 시간 동안 적대적인 화성의 환경에서 살아남는다는 것을 의심의 여지 없이 보여줍니다. 이 사실은 우주 연구의 다음 단계에 대한 관점을 넓히고 과학적 노력을 화학적 보존이 가장 유망한 특정 분야로 향하게 합니다.