아기 별 주변서 매달 지구 바다만큼 물이 만들어졌다 사라지는 이유 [아하! 우주]

물은 생명 현상에 필요한 기본 물질이다. 지구 생명체는 물속에서 태어났고 사실 오랜 세월 물 밖으로 나가지 않았다. 설령 육지로 나갔다고 해도 인간과 다른 생명체의 몸은 상당 부분 물로 되어 있다. 생명체는 물에서 태어나고 물과 함께 살아가는 존재다.

따라서 과학자들은 지구의 물이 어디에서 기원했는지를 오랜 시간 연구해 왔다. 지구와 태양계에 존재하는 물은 원시 태양 주변의 가스와 먼지가 모인 원반인 원시 행성계 원반에서 수소와 산소 원자가 만나 생성된 것으로 추정되지만, 정확한 과정에 대해서는 모르는 부분이 많다.

웨스턴 온타리오 대학 엘스 피터스와 잔 카미, 그리고 파리-사클레이 대학의 마리온 자네즈가 이끄는 국제 과학자팀은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 이용해 원시 태양과 비슷한 아기 별 주변에서 많은 양의 물이 생성되고 파괴되는 과정을 포착했다.

지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 가스 성운인 오리온 성운은 수많은 아기 별이 태어나고 있어 이전부터 과학자들의 집중 관측 대상이었다. 최근 과학자들은 아기 별 주변의 원시 행성계 원반 중 하나인 d203-506에 주목했다.

연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 적외선 관측 데이터를 분석해 d203-506에서 물이 자외선을 받아 분해될 때 나오는 하이드록실기(-OH)의 존재와 그 양을 측정했다. 그 결과 d203-506 원시 행성계 원반에서는 매달 지구의 바다만큼의 물이 분해되는 것으로 나타났다. 하지만 과학자들은 수소와 산소가 결합해 동시에 그만큼의 물이 다시 생기는 순환 사이클이 있는 것으로 보고 있다.

우선 원시 행성계 원반 중 별에서 먼 차가운 곳에서 산소와 수소가 결합해 물 분자가 생긴다. 이 물이 중력에 이끌려 별에서 가까운 섭씨 100~500도 사이의 뜨거운 위치로 오면 원시 별의 강력한 자외선에 의해 물 분자가 분해된다. 분해된 원자들은 다시 차가운 곳으로 이동한다.

언뜻 보기에는 우리와 관계없는 먼 우주의 일 같지만, 오래전 지구의 물도 이런 과정을 거쳐 순환되었을 가능성이 높다. 우리 몸에 있는 물도 예외가 아니다. 이들이 원시 행성계 원반에서 만나 순환하지 않았다면 지금의 우리는 없었을 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com