새로운 연구에 따르면 인간 탐험가가 운반한 미생물은 달 남극 근처의 그림자 지역에서도 생존할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 이 발견은 NASA와 메릴랜드 대학교의 연구원들이 수행한 것입니다.
극한 온도와 높은 자외선(UV) 복사로 인해 생명에 적대적인 달 환경에서도 일부 육상 미생물은 임시 피난처를 찾을 수 있습니다. 최근 모델은 달 남극의 어두운 주머니로 인해 특정 박테리아와 곰팡이가 최대 일주일 동안 남아있을 수 있다고 지적했습니다.
NASA가 주도하고 Science Advances 저널에 발표된 이 연구는 인간의 탐사가 달 표면, 그리고 미래에는 화성까지 확장됨에 따라 관련성을 얻고 있습니다.
이번 연구의 공동저자이자 메릴랜드 대학교 천문학과 부연구원인 스테파노 베르토네(Stefano Bertone)는 이번 결과에 놀라움을 표했다. 그는 살아남은 미생물 종을 표시하기 위해 다채로운 달 지도를 만들면서 ‘달에서는 아무것도 살아남을 수 없다’는 견해에 도전했다고 말했습니다.
인간 임무 중 생물학적 오염의 위험
이 발견은 달의 극한 조건에 미생물이 다양한 방식으로 반응하는 방식과 미래 우주 여행에 대한 지속성의 중요성을 강화합니다. 자연 위성에 인간의 존재가 증가하고 향후 화성 여행이 늘어나면서 지구의 생물학적 물질로 인해 현장의 원래 화학 물질과 우주 비행사가 가져온 오염을 구별하기가 어려워지고 생명 탐색이 손상될 수 있습니다.
인간은 지속적으로 환경에 미생물을 방출합니다. 예를 들어, 작은 손톱 크기의 피부의 작은 부분에는 약 백만 개의 박테리아가 있을 수 있습니다. 이러한 방식으로 우주비행사의 발자국은 달 표면에 수억 개의 살아있는 박테리아를 축적할 수 있습니다. 엄격한 살균 프로토콜을 사용하더라도 ‘달의 풍경과 필연적으로 우리가 그곳에서 수행하는 과학이 인간에 의해 오염될 가능성이 많이 있습니다’라고 Bertone은 설명했습니다.
미래의 모든 인간 임무에서 이러한 오염을 이해하고 완화하기 위한 계획을 세우는 것이 필수적입니다.
NASA 고다드 우주 비행 센터의 행성 과학자이자 새로운 연구의 리더인 Prabal Saxena는 이전에 존재했던 것을 이해할 필요성을 강조했습니다. 그는 지구 너머 화성에서 생명의 흔적을 찾을 때 그것이 우리가 가져온 생물학적 물질이 아닌지 확인하는 것이 중요하다고 말했습니다.
달의 그림자 지역이 미생물을 보호하는 방법
미생물이 어디에 서식하는지 확인하려면 햇빛이 달의 극지 지형에 어떻게 떨어지는지 이해해야 합니다. 달의 축 기울기가 작기 때문에 태양은 극 근처의 수평선에서 매우 낮게 유지됩니다. 이러한 방식으로 지형의 적당한 고도는 움푹 들어간 곳과 저지대의 햇빛을 차단하여 물을 절약하고 유해한 방사선에 대한 노출을 줄이는 시원한 그림자를 형성할 수 있습니다.
이전 연구에서는 인간이 이미 탐험한 달 지역, 특히 적도 근처에서 미생물이 생존할 가능성이 거의 없음을 나타냈습니다. 그러나 이러한 모델은 지역 지형이 환경 조건을 어떻게 변화시키는지는 고려하지 않았습니다. 이러한 생략은 분화구, 경사면 및 기타 표면 특징이 광범위한 그림자 영역을 생성하는 달 극 근처와 관련이 있으며, 정확하게 미래에 인간 탐사가 집중될 곳입니다.
Bertone은 ‘언덕과 분화구를 포함하는 것이 이 연구에 매우 중요하다’고 설명했습니다. 그는 UV 방사선으로부터 특정 지역을 보호하는 달 표면 지형의 효율성과 이러한 보호가 분석된 유기체를 살아있게 유지하기에 충분한지에 대해 질문했습니다.
달 극지방의 미생물 생존능력
연구원들은 미래의 아르테미스 III 임무를 위한 후보 지역인 달 남극 근처 3개 지역의 우주 비행 환경이나 인간 피부와 종종 관련된 미생물을 시뮬레이션했습니다. 그들은 NASA의 달 정찰 궤도선(Lunar Reconnaissance Orbiter)에 탑재된 장비로 측정한 고도 및 온도 측정값을 사용하여 상세한 환경 지도를 만들고, 해당 데이터를 방사선이 달 표면에 도달하는 방식을 설명하는 모델과 결합했습니다.
Bertone은 또한 빛의 움직임을 추적하고 반사, 굴절, 부드러운 그림자와 같은 효과를 모델링할 수 있는 기술인 광선 추적을 사용했습니다. 그는 이 접근 방식을 표면 밝기, 경사 및 거칠기를 포함한 정확한 지형 정보를 제공하는 Lunar Orbiter 레이저 고도계의 측정값과 결합했습니다.
그는 태양의 위치와 광선이 표면에 도달하기 전에 반사되어 방향을 바꾸게 하는 각각의 불규칙성 또는 암석을 고려하여 태양에서 달까지 빛의 경로를 추적하는 것이 가능하다고 자세히 설명했습니다. Bertone은 영구적으로 어두운 영역이라고 불리는 영역도 빛을 받고 결과적으로 UV를 간접적으로 받는다고 덧붙였습니다. 그에 따르면 전체 과정은 ‘매우 미묘하며 이 방법을 통해 작은 세부 사항까지 고려할 수 있다’고 합니다.
달에서 며칠 동안 일부 미생물의 지속성
시뮬레이션을 통해 미생물이 최대 7일 동안 머물 수 있는 다양한 크기의 ‘생존 틈새’를 식별했습니다. Aspergillus 곰팡이는 UV 방사선에 대한 저항력이 뛰어나 달의 겨울 동안 햇빛을 받는 지역의 15~30%에서 생존할 가능성이 있습니다.
연구된 모든 미생물은 모델링된 세 지역 모두에서 생존 가능성이 있는 장소를 나타냈습니다. Aspergillus는 지도에 표시된 지형의 3%에서 최소 7일 동안 생존할 수 있는 능력을 보여 주었으며, 5종의 미생물은 산란 자외선을 고려한 후에도 De Gerlache Rim Crater의 영구적으로 그늘진 지역의 일부에서 생존할 수 있었습니다.
그러나 지속성이 미생물이 발달할 수 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 이러한 조건에서 지속되는 유기체는 암호생물 상태로 유지되며, 이후에 유리한 조건이 나타날 경우에만 성장이 가능합니다. 현재 달이 일반적으로 적당한 대기와 온도를 요구하는 액체 물과 같은 미생물 성장과 번식에 필수적인 요구 사항을 제공한다는 증거는 없습니다.
그럼에도 불구하고 생존은 성장을 위한 전제조건이므로 Bertone이 말했듯이 미생물의 지속성은 탐사와 과학 연구 모두에서 중요한 고려 사항이 됩니다.
달은 미생물의 저항성을 테스트하는 천연 실험실입니다.
달의 남극은 연구자들이 미생물 생존의 한계를 연구할 수 있는 자연 실험실 역할을 할 수도 있습니다. 그늘진 지형에서 세심하게 통제된 실험을 통해 지구상의 실험실에서 정확하게 복제하기 어려운 환경 조건에 육상 유기체가 어떻게 반응하는지 밝힐 수 있습니다.
연구진은 다음으로 보다 상세한 조명 모델을 개발하고, 고해상도 지형을 사용하고, 미생물 실험을 확대할 계획입니다. ‘Shading from Shading’이라는 기술은 2D 사진에서 빛의 강도, 그림자 및 표면 각도를 분석하여 분화구와 경사면을 포함한 행성 지형을 3D로 재구성할 수 있습니다. 종합적으로 말하자면, 이러한 노력은 달에 도착한 후에도 인간과 관련된 미생물의 지속성에 대한 보다 명확한 그림을 제공할 수 있습니다.
Bertone은 ‘달이나 다른 장소에 대한 인간의 작전을 계획할 때 남겨진 것에 대해 우리가 할 수 있는 모든 것을 알아야 한다’고 말하면서 결론을 내렸습니다.
