NASA의 Perseverance Rover가 화성에서 생명체를 찾는 방법

NASA의 Perseverance 로버가 이번 여름에 발사되면 지금까지의 모든 우주 탐사 프로젝트에서 가장 야심 찬 임무 중 하나에 직면하게 됩니다. 화성 생명체의 증거. 화성에 생명체가 있었다면 지금은 거의 확실하지 않습니다. 그렇다면 다른 행성에서 수십억 년 된 무언가의 증거를 어떻게 찾을 수 있을까요?

답은 다른 행성으로 보내진 가장 무거운 로버, 수백만 년 된 말라버린 호수 바닥, 20피트 떨어진 곳에서 샘플을 증발시키는 초강력 레이저와 관련이 있습니다. 자세한 내용을 알아보기 위해 두 명의 NASA 화성 전문가와 이야기를 나눴습니다.

화성의 간략한 역사

오늘날 화성은 생명체가 살 수 없는 매우 얇은 대기를 가진 춥고 황량한 행성입니다. 그러나 수십억 년 전에는 지표수로 덮여 있고 북반구에 걸쳐 거대한 바다가 펼쳐져 있는 매우 다른 장소였습니다. 이러한 요소는 한때 생명체를 호스팅했을 수 있음을 의미합니다.

"우리가 아는 것은 먼 과거 화성 표면에 풍부한 물이 있었다는 것입니다." Katie NASA 제트 추진 연구소의 화성 지질학 연구원인 Stack Morgan은 말했다. “우리는 … 우리가 관찰하는 광물 지표면에서 우리가 보는 육지 형태, 표면에 새겨진 계곡 네트워크 화성, 고대 분화구 호수 유역에 이러한 삼각주의 존재. 우리는 알고 표면에 물이 있었다.”

그 지식은 오늘날 물이 표면에 액체로 계속 존재하기에는 너무 추워서 표면 온도가 더 따뜻했음에 틀림없다는 다른 추론으로 이어집니다. 그것은 또한 제안 화성의 대기는 더 두껍고 풍부했을 것입니다 오늘보다.

물이 정확히 얼마 동안 표면에 있었는지에 대한 논쟁이 있지만 과학자들은 그것이 무엇을 위해 거기에 있었다는 데 동의합니다. 스택 모건 "지질학적으로 중요한 기간"으로 설명됩니다.

그리고 액체 상태의 물이 있는 곳에 생명체가 존재할 가능성이 있습니다.

화성의 생명체는 어떤 모습이었을까요?

연구자들은 그들이 우리가 알고 있는 생명을 찾고 있다는 점을 조심스럽게 강조합니다. 완전히 낯선 것을 찾는 것은 불가능하기 때문입니다. 그러나 화성에 생명체가 있다면 적어도 여기 지구 생명체와 비슷할 것이라고 가정할 충분한 이유가 있습니다.

"여기 지구에는 미생물의 다양성이 있습니다." 스택 모건 습도, 온도, 고도 등과 같은 환경 요인에 따라 달라집니다. "그러나 우리가 생명체가 화성에 존재한다면 적어도 알아볼 수 있을 것이라고 기대하는 이유 중 하나는 보시다시피 화성의 설정 유형은 한때 우리가 가진 설정 유형과 매우 유사했습니다. 지구."

우리는 삼각주와 산과 같은 특징뿐만 아니라 지구상의 호수와 마찬가지로 화성에도 호수가 있다는 것을 알고 있습니다. 우리는 화성의 유기 분자, 생명에 의해 생성되었을 수도 있지만 다른 자연적 과정에서 발생할 수도 있습니다. 행성 역사의 어느 시점에서 지구와 별반 다르지 않다 오늘.

스택 모건은 “미생물이 화성에 존재한다면 지구상의 미생물이 적응한 것과 같은 방식으로 적응할 것이라고 믿을 충분한 이유가 있다”고 말했다. “우리가 아는 한, 우리는 지구에서와 마찬가지로 화성에서도 생명을 유지하기 위한 동일한 요소를 가지고 있었습니다. 따라서 화성에 생명체가 한 번 존재했다면 우리가 그것을 인식했을 것이라는 확신이 생겼습니다.”

삶의 증거가 어떻게 생겼는지

그렇다면 한때 살아 있었을지도 모르는 것을 어떻게 발견할 수 있을까요?

안타깝게도 SHERLOC(Scanning Habitable)의 수석 조사관인 루터 비글(Luther Beegle)은 Perseverance 로버의 Raman 및 Luminescence for Organics and Chemicals) 기기가 있는 환경이 말했습니다. "무언가를 가리키며 '아, 생명이 있구나'라고 말할 수 있는 것은 없습니다. 모든 것을 함께 살펴보고 과학적 결론을 내리기 위해서는 많은 정보를 살펴봐야 합니다."

"우리는 잠재적인 생체 서명이라고 부르는 것을 찾고 있습니다."라고 Beegle은 설명했습니다. “태양계의 어떤 물체에서든 무언가가 당신을 향해 손을 흔들지 않는 한, 당신이 그것을 생명이라고 부를 수 있을지 확신이 서지 않습니다. 우리는 이 커뮤니티에서 생명이 무엇이고 그것을 감지하는 방법에 대해 진지한 과학적 논쟁을 벌이고 있습니다.”

박테리아 매트와 같은 현재 살아있는 미생물 군집을 감지하는 것은 쉬울 것입니다. 그러나 화성에서 현재 살아있는 유기체를 발견할 가능성은 매우 낮기 때문에 과학자들은 대신 이러한 공동체가 과거에 존재했을 수도 있다는 증거를 찾습니다.

"그러나 20억년에서 30억년이 지난 후에 이 공동체가 어떤 모습일지 말하기는 어렵습니다."라고 Beegle은 말했습니다. “그래서 우리가 '이것은 확실히 살아 있었다'고 말할 수 있게 해주는 측정이 무엇인지 알기가 어렵습니다.

“우리가 할 수 있는 것은 '이것은 정말 흥미로운 샘플입니다. 이것은 오래 전에 살아 있었을 가능성이 높습니다. 이 샘플을 다시 가져와 지상파 실험실에서 살펴봐야 합니다.' 그러면 과학적 합의에 도달할 수 있습니다.”

외계 화석을 사냥하는 방법

실제로 샘플에서 증거를 찾을 때 첫 번째이자 가장 확실한 방법은 단순히 찾는 것입니다.

"고대 생명의 흔적을 찾는 첫 번째 방법은 카메라를 사용하는 것입니다." 스택 모건 설명했다. “당신은 당신 주변의 지형을 이미지화하고 우리가 형태학적 특징이라고 부르는 것을 찾습니다. 암석의 질감 — 비정상적으로 보이거나 물리적으로 형성되지 않았을 수 있습니다. 프로세스. 따라서 여기 지구상에서 생각할 수 있는 가장 쉬운 예는 공룡 뼈입니다. 생명의 거시적 증거와 카리스마 있는 거대 동물의 예라는 점에서 말이죠.

“하지만 우리는 화성에 대한 검색이 더 미묘해야 할 것으로 기대합니다. 이전의 로버 임무는 어떤 식으로든 거대 동물상을 관찰하지 않았기 때문에 우리가 생명의 징후를 찾고 있다면 미생물 규모일 가능성이 높습니다.”

따라서 화성에서 미생물 생명체의 증거가 어떤 것인지 이해하기 위해 우리는 여기 지구상의 암석과 고대 생명체의 흔적을 어떻게 보존하는지 살펴볼 수 있습니다. "우리는 암석에서 매우 미세한 비늘 모양과 질감을 찾습니다." 스택 모건 말했다. “하지만 특이한 방식으로 주름이 생기는 암석층 같은 것들도요. 또는 예상하지 못한 패턴일 수도 있습니다.”

생명의 징후를 찾는 다른 방법은 암석의 구성, 특히 잠재적 유기물의 존재에 초점을 맞추는 것입니다. 유기물의 존재와 특이한 암석 질감의 조합은 한때 그곳에 생명체가 살았다는 것을 암시할 수 있습니다.

이러한 구성과 질감의 조합은 Beegle의 악기 SHERLOC이 조사하도록 설계된 것과 정확히 일치합니다. 그리고 이전 로버와 달리 암석의 질감을 파괴하지 않고 샘플을 조사할 수 있습니다. "그게 바로 우리가 지구에 있는 우리 자신의 암석 기록에서 고대 생명의 증거를 찾는 방법입니다." 스택 모건 말했다. "그리고 우리는 이제 화성에서 그것을 할 수 있습니다."

빛을 이용한 암석 분석

SHERLOC의 가장 중요한 도구는 빛을 사용하여 샘플이 무엇으로 만들어졌는지 확인하는 분광계입니다. Beegle은 "무언가에 빛을 비추고 그것이 방출하는 빛의 파장을 보면 그것이 어떤 색인지 알 수 있습니다."라고 설명했습니다. "그리고 그 색상을 보면 샘플에 대해 알 수 있습니다."

Perseverance의 SuperCam 기기에서 수행되는 레이저 유도 분해 분광법과 같이 다양한 유형의 분광법이 있습니다. 고출력 레이저가 샘플을 기화시킵니다. 방출된 화합물을 분석합니다. 그러나 생명의 증거를 찾기 위해서는 더 작은 규모로 관찰해야 하며 가급적이면 비파괴적인 방법을 사용해야 합니다. 그러면 분석을 위해 샘플을 파괴할 필요가 없습니다.

SHERLOC은 라만 분광법이라는 비파괴 방법을 사용합니다. "라만 분광법에서는 어떤 것이 아미노산인지, 탄산염인지, 석탄인지 또는 다른 것인지 알 수 있습니다."라고 Beegle은 설명했습니다. SHERLOC은 또한 유기 분자의 존재를 감지할 수 있는 형광 분광법을 수행할 수 있습니다.

이러한 방법을 함께 사용하면 샘플이 유기물인지 여부, 액체 환경에서 형성되었는지 여부, 고온에 있는지 여부 등과 같은 샘플에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. SHERLOC 데이터는 PIXL(Planetary Instrument for for X-ray Lithochemistry) 또는 Mastcam-Z의 카메라를 사용하여 주어진 샘플이 무엇으로 구성되어 있는지 더 완벽하게 보여줍니다. 의.

연구에 특히 귀중한 것은 시간이 지남에 따라 층으로 형성된 퇴적암입니다. Perseverance가 그러한 샘플을 찾고 분석할 수 있다면 잠재적으로 화성의 환경이 수천 년 동안 어떻게 발전했는지 볼 수 있습니다. 현무암층 안에 있는 탄산염층과 같은 것으로, 이 지역의 특정 시점에 희귀하고 중요한 일이 발생했음을 시사합니다. 역사.

착륙 지점 선택

생명의 흔적을 찾기 위해 화성의 아무 곳이나 할 수 있는 것은 아닙니다. NASA는 검색을 위해 Jezero 분화구를 특별히 선택했습니다. 이곳은 우리가 지금까지 발견한 생명체의 증거를 보존할 가능성이 가장 높은 특정 기능을 갖추고 있기 때문입니다.

"제로는 화성에서 매우 특별한 곳입니다." 스택 모건 거기에 델타가 있기 때문에 말했다. “Curiosity 로버가 현재 탐험하고 있는 Gale Crater를 포함하여 사람들이 호수가 있었다고 생각하는 수백 개의 고대 분화구 분지가 있습니다. 그러나 모든 분화구에 델타가 보존되어 있는 것은 아닙니다. 삼각주는 강이 큰 유역으로 갈라져 퇴적물을 퇴적시킬 때 생성되는 지형입니다.”

델타는 물이 이전에 사이트에 있었다는 추가 증거를 제공하며 탐험할 흥미로운 암석이 있음을 의미합니다.

"또한 Jezero를 매우 특별하게 만드는 것은 물이 유입되는 입구 계곡이 있다는 것입니다. 하지만 거의 독특하게 만드는 것은 출구 계곡이 있다는 것입니다." 스택 모건이 말했다. “간단하고 미묘하지만 그것이 얼마나 중요한지 놀랍습니다. 입구 계곡이 있으면 물이 흘러야 한다는 것을 알기 때문입니다. 그러나 출구 계곡이 있다면 물이 출구 계곡 높이까지 채워져야 한다는 것을 알 것입니다.”

호수가 얕았다면 간헐적으로 말라서 생명이 살기에 적합하지 않았을 것입니다. 그러나 호수가 오랫동안 서 있는 물이 될 수 있을 만큼 깊다면 그곳은 생명체가 발전하고 정착할 가능성이 훨씬 더 높은 장소가 될 것입니다.

"예제로에는 그곳에 물이 있었다는 것을 보여주는 육지 형태뿐만 아니라 분화구 전체가 채워졌다는 증거도 있습니다." 스택 모건이 말했다. "그것이 게일을 포함한 다른 곳이 좀 더 도박에 가까운 방식으로 제제로가 삶을 찾기에 좋은 곳이라는 우리의 확신을 높이는 데 도움이 되는 것입니다."

제제로를 특별하게 만드는 또 다른 점은 그곳에서 관찰할 수 있는 광물입니다. "제로 분화구는 탄산염 광물이 있는 고대 분화구 호수 유역 중 유일한 곳입니다." 스택 모건 말했다. 지구상의 탄산염은 화석의 구조적 기반을 형성하며 호주의 그레이트 배리어 리프와 같은 산호초에서 발견됩니다. 화성의 호수 분지에서 그것들을 찾는 것은 같은 것을 나타낼 수 있습니다.

탄산염이 존재할 뿐만 아니라 분화구의 안쪽 가장자리 주변에 위치, 호수가 얕았을 곳에서 우리가 그들을 찾을 것으로 예상되는 곳입니다. 탄산염은 "생명에 대한 증거를 보존하는 데 정말 뛰어납니다." 스택 모건 말했다. "따라서 생명체를 찾기 위해 화성에서 한 장소를 선택해야 한다면 얕은 호수 환경의 탄산염 내부 고리로 갈 것입니다." 이것이 바로 Jezero 분화구가 제공하는 것입니다.

지구로 샘플 가져오기

대중은 종종 CSI처럼 샘플을 즉시 분석하고 구성 요소를 확인할 수 있는 마법의 기계에 대한 아이디어를 가지고 있지만, 현실은 샘플 분석 프로세스가 오랜 시간이 걸리고 힘들게 수행해야 하는 많은 단계로 구성된다는 것입니다. 뒤따랐다. 전체 분석 도구 세트를 로버에서 사용할 수 있는 아주 작은 공간으로 축소하는 것은 불가능합니다. 일부 기기의 크기는 로버의 사용 가능한 공간은 신발 상자 크기입니다. 따라서 화성 샘플이 무엇으로 구성되어 있는지 실제로 이해하려면 지구.

그렇기 때문에 Perseverance 이후 화성 생명체 탐색의 다음 단계는 샘플 반환 임무, 여기서 하나 이상의 우주선 Perseverance가 수집한 암석과 토양 샘플을 수집하고 지구로 반환하기 위해 화성으로 보내집니다.

비글은 "생명을 찾으려면 샘플 반환 임무가 필수적인 다음 단계"라고 말했다. “샘플을 다시 가져올 수 있기 때문에 실험실에 넣고 그것에 대해 조금 알게 된 다음 거기에서 모든 것을 계획할 수 있습니다.

“모든 우주 임무는 그곳에서 무엇을 찾을 것인지를 가정하는 것입니다. 이것이 장비를 설계하는 방식입니다. 그러나 샘플 반환을 통해 다시 가져올 수 있고 샘플에 대해 조금 더 식별할 수 있으며 많은 비파괴적 방법을 사용합니다. CT 스캔 및 X선 단층 촬영과 같은 기술을 사용하고 샘플에 대해 더 많이 이해하여 실험을 조정할 수 있습니다. 샘플은.

“따라서 샘플 반환은 정말 가치 있고 정말 중요합니다. 화성에 생명체가 존재했는지 여부에 대한 질문에 매우 중요합니다. 그것 없이는 어떻게 할 수 있을지 모르겠습니다.”라고 Beegle이 덧붙였습니다.

이번 여름 사냥 시작

Perseverance 로버는 7월 17일부터 2주 반 동안 올 여름 발사될 예정입니다. 그것은 2월 18일에 화성에 착륙해야 하며 그곳에서 주변을 탐험하고 샘플을 채취하기 시작할 수 있으며 아마도 지구가 생명체를 수용한 유일한 행성이 아니라는 증거를 찾을 수도 있습니다.

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