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타이탄의 생명

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목차

1. 개요

타이탄의 생명은 토성의 위성인 타이탄에서 생명체의 존재 가능성을 다룬다. 카시니-하위헌스호의 관측을 통해 타이탄 대기에서 유기 화합물이 발견되었고, 이는 생명의 기원 연구와 외계 생명체 탐사 대상으로 타이탄이 고려되는 이유 중 하나다. 타이탄은 표면 온도가 낮아 액체 물은 존재하지 않지만, 액체 메탄과 에탄으로 이루어진 호수와 강이 존재하며, 탄화수소 기반의 생명체 존재 가설이 제기되었다. 또한, 타이탄 지하에 액체 물이 존재할 가능성도 제시되었다. 타이탄은 거주 가능성 지표가 높게 평가되며, 미래 탐사 계획을 통해 생명체 존재 여부를 확인할 예정이다.

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타이탄의 생명

2. 화학적 특성

타이탄 대기에는 다양한 유기 화합물이 존재하여, 생명 기원에 관한 화학적 연구나 잠재적인 외계 생명 연구에 적합한 환경으로 여겨진다. 카시니-하위헌스 탐사선의 질량 분석 결과, 타이탄 대기 상층부에는 다음과 같은 물질들이 발견되었다.[29][30][31]

연구Magee, 1050 kmCui, 1050 kmCui, 1077 kmWaite et al., 1000–1045 km
밀도 (cm−3)(3.18±0.71) x 109(4.84±0.01) x 109(2.27±0.01) x 109(3.19, 7.66) x 109
대기 구성 성분 비율
질소(96.3±0.44)%(97.8±0.2)%(97.4±0.5)%(95.5, 97.5)%
14N15N(1.08±0.06)%
메테인(2.17±0.44)%(1.78±0.01)%(2.20±0.01)%(1.32, 2.42)%
13CH4(2.52±0.46) x 10−4
수소(3.38±0.23) x 10−3(3.72±0.01) x 10−3(3.90±0.01) x 10−3
아세틸렌(3.42±0.14) x 10−4(1.68±0.01) x 10−4(1.57±0.01) x 10−4(1.02, 3.20) x 10−4
에틸렌(3.91±0.23) x 10−4(5.04±0.04) x 10−4(4.62±0.04) x 10−4(0.72, 1.02) x 10−3
에테인(4.57±0.74) x 10−5(4.05±0.19) x 10−5(2.68±0.19) x 10−5(0.78, 1.50) x 10−5
사이안화 수소(2.44±0.10) x 10−4
40Ar(1.26±0.05) x 10−5(1.25±0.02) x 10−5(1.10±0.03) x 10−5
프로파인(9.20±0.46) x 10−6(9.02±0.22) x 10−6(6.31±0.24) x 10−6(0.55, 1.31) x 10−5
프로펜(2.33±0.18) x 10−6(0.69, 3.59) x 10−4
프로페인(2.87±0.26) x 10−6<1.84 x 10−6<2.16e-6(3.90±0.01) x 10−6
다이아세틸렌(5.55±0.25) x 10−6(4.92±0.10) x 10−6(2.46±0.10) x 10−6(1.90, 6.55) x 10−6
사이아노젠(2.14±0.12) x 10−6(1.70±0.07) x 10−6(1.45±0.09) x 10−6(1.74, 6.07) x 10−6
사이아노아세틸렌(1.54±0.09) x 10−6(1.43±0.06) x 10−6<8.27 x 10−7
아크릴로니트릴(4.39±0.51) x 10−7<4.00 x 10−7<5.71 x 10−7
프로피오나이트릴(2.87±0.49) x 10−7
벤젠(2.50±0.12) x 10−6(2.42±0.05) x 10−6(3.90±0.01) x 10−7(5.5, 7.5) x 10−3
톨루엔(2.51±0.95) x 10−8<8.73 x 10−8(3.90±0.01) x 10−7(0.83, 5.60) x 10−6



질량 분석은 화합물 원자의 질량을 구별할 뿐, 구조는 구별할 수 없기 때문에, 발견된 화합물의 정확한 구조를 파악하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

타이탄 대기에서는 다양한 유기 화학 반응, 특히 대기 상층부에서의 광화학 반응이 활발하게 일어난다. 밀러-유리 실험과 후속 실험들은 타이탄과 유사한 대기에 자외선을 가하면 톨린과 같은 복잡한 분자와 고분자 물질이 생성될 수 있음을 보여주었다.[17] 이 반응은 질소와 메테인의 분해로 시작하여 사이안화 수소와 아세틸렌을 형성한다.

2010년 애리조나 대학교의 사라 호르스트는 타이탄 대기와 유사한 기체 조합에 에너지를 가했을 때 DNA와 RNA의 구성 요소인 5개의 핵염기와 단백질의 구성 요소인 아미노산을 발견했다고 보고했다. 호르스트는 액체 물이 없는 상태에서 이러한 실험에서 핵염기와 아미노산이 발견된 것은 처음이라고 말했다.[18]

2013년 NASA는 타이탄 대기를 시뮬레이션하는 연구를 바탕으로 타이탄에서 복잡한 유기 화학 물질이 발생할 수 있다고 보고했으며,[19] 같은 해 6월에는 다환 방향족 탄화수소(PAH)가 타이탄의 상층 대기에서 검출되었다.[20]

2017년 7월, 카시니 과학자들은 타이탄 상층 대기에서 큰 복합 유기물을 생성하는 데 관여하는 것으로 보이는 탄소 사슬 음이온의 존재를 확인했다.[23] 같은 해, 세포막 및 소포 구조 형성과 관련된 생명에 필수적일 수 있는 화학 물질인 아크릴로니트릴(C2H3CN)이 타이탄에서 발견되었다고 보고했다.[25]

2018년 10월, 연구원들은 단순한 유기 화합물에서 복잡한 다환 방향족 탄화수소(PAH) 화학 물질로의 저온 화학 경로를 보고했다. 이러한 화학 경로는 타이탄의 저온 대기에서 PAH의 존재를 설명하는 데 도움이 될 수 있으며, 생명과 관련된 생화학 물질의 전구체를 생성하는 데 있어서 PAH 세계 가설의 중요한 경로일 수 있다.[26][27]

2. 1. 대기 구성 성분

카시니-하위헌스 탐사선의 질량 분석 결과, 타이탄 대기 상층부에는 다양한 화합물이 존재하는 것으로 밝혀졌다. 아래는 그 구성 성분을 나타낸 표이다.

연구Magee, 1050 kmCui, 1050 kmCui, 1077 kmWaite et al., 1000–1045 km
밀도 (cm−3)(3.18±0.71) x 109(4.84±0.01) x 109(2.27±0.01) x 109(3.19, 7.66) x 109
대기 구성 성분 비율
질소(96.3±0.44)%(97.8±0.2)%(97.4±0.5)%(95.5, 97.5)%
14N15N(1.08±0.06)%
메테인(2.17±0.44)%(1.78±0.01)%(2.20±0.01)%(1.32, 2.42)%
13CH4(2.52±0.46) x 10−4
수소(3.38±0.23) x 10−3(3.72±0.01) x 10−3(3.90±0.01) x 10−3
아세틸렌(3.42±0.14) x 10−4(1.68±0.01) x 10−4(1.57±0.01) x 10−4(1.02, 3.20) x 10−4
에틸렌(3.91±0.23) x 10−4(5.04±0.04) x 10−4(4.62±0.04) x 10−4(0.72, 1.02) x 10−3
에테인(4.57±0.74) x 10−5(4.05±0.19) x 10−5(2.68±0.19) x 10−5(0.78, 1.50) x 10−5
사이안화 수소(2.44±0.10) x 10−4
40Ar(1.26±0.05) x 10−5(1.25±0.02) x 10−5(1.10±0.03) x 10−5
프로파인(9.20±0.46) x 10−6(9.02±0.22) x 10−6(6.31±0.24) x 10−6(0.55, 1.31) x 10−5
프로펜(2.33±0.18) x 10−6(0.69, 3.59) x 10−4
프로페인(2.87±0.26) x 10−6<1.84 x 10−6<2.16e-6(3.90±0.01) x 10−6
다이아세틸렌(5.55±0.25) x 10−6(4.92±0.10) x 10−6(2.46±0.10) x 10−6(1.90, 6.55) x 10−6
사이아노젠(2.14±0.12) x 10−6(1.70±0.07) x 10−6(1.45±0.09) x 10−6(1.74, 6.07) x 10−6
사이아노아세틸렌(1.54±0.09) x 10−6(1.43±0.06) x 10−6<8.27 x 10−7
아크릴로니트릴(4.39±0.51) x 10−7<4.00 x 10−7<5.71 x 10−7
프로피오나이트릴(2.87±0.49) x 10−7
벤젠(2.50±0.12) x 10−6(2.42±0.05) x 10−6(3.90±0.01) x 10−7(5.5, 7.5) x 10−3
톨루엔(2.51±0.95) x 10−8<8.73 x 10−8(3.90±0.01) x 10−7(0.83, 5.60) x 10−6



주요 성분은 질소, 메테인, 수소이며, 이 외에도 아세틸렌, 에틸렌, 에테인 등 다양한 유기 화합물이 포함되어 있다. 특히 사이안화 수소, 아크릴로니트릴과 같은 복잡한 유기 분자도 발견되었는데, 이는 타이탄에서 생명체 구성 물질이 생성될 가능성을 시사한다.[29][30][31]

타이탄 대기 중 유기 가스의 추적. 왼쪽이 HNC, 오른쪽이 HC3N.


이 외에도 암모니아, 폴리인, 아민, 에틸렌이민, 중수소화 수소, 알렌, 1,3 부타디엔 및 더 낮은 농도의 더 복잡한 화학 물질, 이산화 탄소와 제한된 양의 수증기 등이 존재하는 것으로 추정된다.

2. 2. 복잡한 분자의 형성

밀러-유리 실험과 그 후속 실험들은 타이탄의 대기와 비슷한 환경에서 자외선을 쬐면 톨린 같은 고분자 화합물이 만들어질 수 있다는 것을 보여주었다.[17] 이 반응은 질소와 메테인이 분해되면서 사이안화 수소와 아세틸렌을 생성한다.

2010년 10월, 애리조나 대학교의 사라 호르스트(Sarah Hörst)는 타이탄과 비슷한 환경의 대기에 에너지를 가했을 때 여러 화합물 중에서 DNA와 RNA를 구성하는 핵염기와 단백질의 기본 단위인 아미노산이 발견되었다고 발표했다. 호르스트는 물이 없는 환경에서 핵염기와 아미노산이 발견된 것은 이번 실험이 처음이라고 말했다.[18]

2013년 4월, NASA는 타이탄 대기 시뮬레이션 연구를 통해 타이탄에 복잡한 유기화합물이 존재할 수 있다고 발표했다.[19] 같은 해 6월에는 다환 방향족 탄화수소(PAH)가 타이탄 대기 상층부에서 발견되었다.[20]

3. 표면 환경

타이탄은 태양으로부터 멀리 떨어져 있어 지구보다 훨씬 춥다. 표면 온도는 약 94 K (−179 °C)이다. 이러한 극저온 환경에서는 물 얼음은 녹거나 증발, 승화하지 않고 고체 상태로 유지된다.[4] 극심한 추위와 대기 중 이산화탄소(CO2) 부족으로 인해 조나단 루닌과 같은 과학자들은 타이탄을 외계 생명체의 서식지보다는 지구에 생명체가 나타나기 전의 조건을 알아보는 실험 대상으로 간주한다.[4]

타이탄의 일반적인 표면 온도는 액체 상태의 물이 존재하기 어렵지만, 운석 충돌로 인해 액체 물이 수백 년 이상 지속될 수 있는 "충돌 오아시스", 즉 크레이터가 생길 수 있다는 계산도 있다. 이러한 환경은 물 기반의 유기 화학 반응을 가능하게 할 수 있다.[5][6][7] 조나단 루닌은 액체 메테인과 에테인 환경에서의 생명체 가능성을 배제하지 않으며, 그러한 생명체가 발견된다면 우주 생명체의 보편성에 대해 시사하는 바가 클 것이라고 언급했다.[50]

3. 1. 표면 온도

태양으로부터 멀리 떨어져 있는 타이탄은 지구보다 훨씬 춥다. 타이탄의 표면 온도는 약 90 K(-179 °C)로 매우 낮다.[58] 이러한 온도에서는 물 얼음이(존재한다면) 녹거나 증발, 승화하지 않고 고체 상태로 남아있는다.[58] 극도로 춥고 대기에 이산화탄소(CO2)가 부족한 환경 때문에 조나단 루닌(Jonathan Lunine)과 같은 과학자들은 외계 생명체 존재 가능성이 낮다고 생각했다.[58]

1970년대에 천문학자들은 타이탄에서 예상치 못한 적외선이 방출되는 것을 발견했다.[63] 과학자들은 이 현상을 설명할 수 있는 가설 중 하나로 표면이 온실 효과 때문에 과학자들이 생각했던 것보다 따뜻했다는 주장을 제기했다. 심지어 일부는 지구의 가장 추운 곳과 온도가 비슷할 것이라고 예측했다.[63] 또 다른 가설은 타이탄의 표면은 매우 춥지만, 대기 상층부가 에테인, 에틸렌, 아세틸렌과 같은 분자가 자외선을 흡수하여 따뜻해진다는 것이었다.[63]

1979년 9월, 토성과 그 위성을 연구할 목적으로 발사된 최초의 우주 탐사선인 파이오니어 11호는 타이탄이 지구의 평균 온도보다 극도로 춥고, 행성 거주 가능성 온도보다 매우 낮다는 것을 보여주는 데이터를 전송했다.[64]

적외선으로 촬영한 타이탄(2015년 11월).

3. 2. 미래의 표면 온도 변화

지금으로부터 50~60억 년 후, 태양이 적색거성으로 변하면 타이탄의 표면 온도는 약 200,000까지 상승할 수 있다.[10][65] 이는 표면에 물-암모니아 혼합물이 액체 상태로 안정적으로 존재할 수 있을 정도의 온도이다. 태양의 자외선 방출량이 감소하면서 타이탄 대기 상층부의 연무가 줄어들어 표면의 반온실 효과가 감소하고, 대기 중 메탄에 의한 온실 효과가 더 커지게 된다. 이러한 조건들이 결합하여 외계 생명체가 살기에 적합한 환경이 만들어질 수 있으며, 이 상태는 수억 년 동안 지속될 수 있다.[10][65] 이는 지구에서 단순한 생명체가 진화하기에 충분한 시간이었지만, 타이탄에 암모니아가 존재하기 때문에 동일한 화학 반응 속도가 느려질 수 있다.[10]

4. 액체 탄화수소의 존재

지구의 모든 생명체(메탄 생성균 포함)는 용매로 액체 상태의 물을 사용하지만, 타이탄의 생명체는 물 대신 메테인이나 에테인과 같은 액체 탄화수소를 사용할 수 있다.[28] 물은 탄화수소보다 강한 용매이지만,[33] 화학 반응성이 높아 가수 분해를 통해 큰 유기 분자를 분해할 수 있다.[28] 탄화수소를 용매로 하는 생명체는 이러한 방식으로 생체 분자가 파괴될 위험이 없다.[28]

타이탄 표면에는 액체 에테인 또는 액체 메테인으로 이루어진 호수, 강, 바다가 있는 것으로 보이며, 일부 과학 모델은 가설적인 비수성 생명체를 지원할 수 있다고 제안한다.[29][30][31] 지구상의 유기체가 물에서 사는 것처럼, 타이탄 표면의 강과 호수를 이루는 액체 메탄과 에탄에서 생명체가 존재할 수 있다는 추측이 제기되었다.[32]

4. 1. 용매로서의 탄화수소

지구에 존재하는 모든 생물들은 용매로서 물을 이용하지만, 타이탄에서는 메테인과 에테인과 같은 탄화수소를 물 대신 이용할 수 있다. 물은 탄화수소보다 더 강한 용매지만, 반응성이 크고 유기 화합물을 가수 분해시킬 수도 있다. 탄화수소를 기반으로 하는 생명체는 생체 분자가 이런 식으로 분해될 위험이 없을 것이다.[28]

타이탄의 표면에는 액체 상태의 에테인과 메테인으로 이루어진 호수와 강, 바다가 존재하는 것으로 보이며, 이러한 환경에서 물을 기반으로 하지 않는 가상의 생명체가 존재할 수 있다는 주장이 존재한다.[29][30][31] 물을 기반으로 하는 지구의 유기체와 같이 액체 메테인과 에테인을 기반으로 하는 유기체 또한 존재할 수 있을 것으로 추측되어 왔다.[32] 이러한 가설적인 생명체들은 O2 대신 H2로 호흡하고, 포도당 대신 아세틸렌과 반응하며, 이산화 탄소 대신 메테인을 생산할 것이다.[32] 지구 상의 일부 메테인 세균은 메테인과 물을 생산하면서 수소와 이산화탄소를 반응시켜 에너지를 얻는다.

4. 2. 탄화수소 기반 생명체 가설

타이탄의 탄화수소 호수


지구상의 모든 생명체는 용매로 물을 사용하지만, 타이탄에서는 메탄과 에탄 같은 탄화수소를 물 대신 이용할 수 있다. 물은 탄화수소보다 더 강한 용매이지만, 반응성이 커서 유기 화합물을 가수분해시킬 수 있다. 탄화수소 기반 생명체는 생체분자가 분해될 위험이 없을 것이다.[28]

타이탄 표면에는 액체 상태의 에탄과 메테인으로 이루어진 호수, 강, 바다가 존재한다. 이러한 환경에서 물을 기반으로 하지 않는 가상의 생명체가 존재할 수 있다는 주장이 존재한다. 액체 메탄과 에탄을 기반으로 하는 유기체가 존재할 수 있을 것으로 추측되며, 이들은 H2로 호흡하고, 포도당 대신 아세틸렌과 반응하며, 이산화 탄소 대신 메테인을 생산할 것이다.[32] 지구 상의 일부 메탄 생성균은 수소와 이산화탄소를 반응시켜 메테인과 물을 생산하면서 에너지를 얻는다.

2005년, 우주생물학자 크리스 맥케이(Chris McKay)와 헤더 스미스(Heather Smith)는 메테인 기반 생명체가 대기 중의 수소를 소비한다면, 타이탄의 대류권에 상당한 영향을 줄 것이라고 예측했다. 예측된 효과에는 적은 양의 아세틸렌과 수소 농도의 저하가 포함된다.[32]

2010년 6월, 존스 홉킨스 대학교의 대럴 스트로벨(Darrell Strobel)은 대기 상층부의 수소 농도가 지표면 부근보다 훨씬 커서, 1초에 약 1025개의 수소 분자가 지표면 부근으로 내려오고, 지표면 근처까지 도달한 수소 분자는 사라진다는 것을 발견했다. 또한, 타이탄 표면의 아세틸렌 농도가 매우 낮다는 것을 발표했다.[33]

크리스 맥케이는 생명체의 존재가 수소와 아세틸렌에 대한 발견에 대한 가능한 설명이라는 데 동의했지만, 다른 설명으로 인적 오류, 기상 현상, 또는 어떤 광물 촉매의 존재일 가능성이 있다고 경고했다.[35] 그는 -178 °C (95 K)에서 효과적인 촉매는 현재 알려져 있지 않으며, 그것 자체가 외계 생명체의 발견만큼 놀라운 발견일 것이라고 지적했다.[35]

2010년 6월의 발견은 언론의 관심을 불러일으켰으며, 텔레그래프는 "원시 외계인"의 존재에 대한 단서를 이야기했다.[37]

4. 3. 세포막

2015년 2월, 액체 메테인에서 기능할 수 있는 가상의 세포막이 제안되었다.[38] 이 막은 아크릴로니트릴을 기반으로 하며, 지구 생명체의 인지질 세포막과 유사하게 기능하는 '아조토솜'이라고 불린다. 아조토솜은 인과 산소 대신 질소를 포함한다.[39] 카시니-하위헌스 탐사 결과, 타이탄 대기에서 상당량의 아크릴로니트릴이 확인되었다.[41][25]

5. 물의 존재 가능성

우주 생물학자 앤드루 포호릴은 타이탄 표면에 액체 상태의 물이 부족하다는 점을 들어 생명체 존재 가능성에 대해 회의적인 입장을 표명했다.[66] 그러나 조나단 루닌 등의 과학자들은 운석 충돌로 인해 일시적으로 액체 상태의 물이 존재하는 "충돌 오아시스"가 생성될 수 있으며, 이러한 환경이 수백 년 이상 지속될 수 있다고 주장한다.[5][6][7]

실험실 시뮬레이션 결과, 타이탄에는 지구 생명체 탄생과 유사한 화학 진화를 시작하기에 충분한 유기물이 존재하는 것으로 나타났다.[68] 일부 가설에서는 충돌로 생성된 액체 물이 얼음 지각 아래에 보존될 수 있다고 제안하며,[12] 암모니아 바다가 표면 아래 깊숙이 존재할 수 있다는 모델도 제시되었다.[13][14] 한 모델에서는 물-얼음 지각 아래 200km 깊이에 암모니아-물 용액이 존재할 수 있으며, 이는 "지구의 기준에서는 극단적이지만 생명체가 실제로 생존할 수 있는" 조건이라고 설명한다.[15] 내부와 상층 사이의 열 전달은 표면 아래 해양 생명체를 유지하는 데 매우 중요하다.[13]

2012년 카시니 탐사선 데이터는 타이탄 지하에 액체 물 층이 존재할 가능성을 시사하는 증거를 제시했다.[16]

5. 1. 표면 액체 물의 부재

NASA 우주 생물학자 앤드루 포호릴레는 타이탄 표면에 액체 물이 없다는 점을 들어 생명체 존재 가능성에 대해 회의적인 입장을 표명했다.[11] 그는 물이 "우리가 아는 유일한 생명체"가 사용하는 용매일 뿐만 아니라, 물의 화학적 특성이 "유기물의 자기 조직화를 촉진하는 데 매우 적합"하기 때문에 중요하다고 주장한다.[66] 그는 타이탄 표면에서 생명체를 찾기 위한 임무를 수행하는 데 드는 비용을 정당화할 만큼의 생명체 발견 가능성이 충분한지에 대해 의문을 제기했다.[11]

5. 2. 지하 액체 물의 가능성

NASA의 우주 생물학자 앤드루 포호릴은 2009년 타이탄 표면에 액체 상태의 물이 부족하다는 점을 들어 생명체 존재 가능성에 대해 반론을 제기했다.[66] 그러나 조나단 루닌 등의 과학자들은 운석 충돌로 인해 일시적으로 액체 상태의 물이 존재하는 "충돌 오아시스"가 생성될 수 있으며, 이러한 환경이 수백 년 이상 지속될 수 있다고 주장한다.[5][6][7] 이는 물 기반 유기 화학 반응을 가능하게 할 수 있다.

실험실 시뮬레이션 결과, 타이탄에는 지구 생명체 탄생과 유사한 화학 진화를 시작하기에 충분한 유기물이 존재하는 것으로 나타났다.[68] 일부 가설에서는 충돌로 인해 생성된 액체 물이 얼음 지각 아래에 보존될 수 있다고 제안한다.[12] 또한, 암모니아 바다가 표면 아래 깊숙이 존재할 수 있다는 모델도 제시되었다.[13][14] 한 모델에서는 물-얼음 지각 아래 200km 깊이에 암모니아-물 용액이 존재할 수 있으며, 이는 "지구의 기준에서는 극단적이지만 생명체가 실제로 생존할 수 있는" 조건이라고 설명한다.[15] 내부와 상층 사이의 열 전달은 표면 아래 해양 생명체를 유지하는 데 매우 중요하다.[13]

2012년, 카시니 탐사선 데이터는 타이탄 지하에 액체 물 층이 존재할 가능성을 시사하는 증거를 제시했다.[16]

6. 생명체 존재 가설 및 탐사

타이탄은 지구 외 다른 천체에 비해 생명체 존재 가능성이 높은 곳으로 평가받는다. 과학자들은 행성 거주 가능성 지수를 통해 타이탄이 지구를 제외하고 현재까지 알려진 천체 중 가장 높은 거주 가능성 등급을 가지고 있다고 밝혔다.[42]

카시니-하위헌스 탐사 결과, 타이탄은 초기 지구와 유사한 환경을 지닌 것으로 밝혀졌다.[43] 과학자들은 타이탄의 대기가 수증기가 부족한 점을 제외하면 초기 지구의 대기와 비슷하다고 추정한다.[44] 이는 생명체의 기원을 찾는 연구에 중요한 단서를 제공한다.

타이탄은 화학 반응과 생명체 사이의 연결 고리를 보여주는 중요한 사례이다. 2007년 미국 국립 연구 위원회 보고서에 따르면, 타이탄에는 생명체의 제한적인 조건이 갖춰져 있다.[90] 위원장 존 바로스는 "만약 생명이 화학 반응의 한 형태라면, 타이탄에도 생명이 존재해야 한다."라고 언급했다.[90]

2005년 타이탄의 수소와 아세틸렌을 사용하는 생명체 가설을 제안한 과학자 중 한 명인 데이비드 그린스푼은[91] 가이아 이론을 언급하며 "지구의 환경과 생명은 함께 진화했으며, 같은 일이 다른 세계에서도 일어날 수 있다"라고 주장했다.[92]

타이탄에서 생명체가 발견된다면, 그 기원에 대해 두 가지 가설이 존재한다. 첫 번째는 범종설로, 지구에서 기원한 생명체가 소행성 충돌 등으로 인해 타이탄으로 이동했을 가능성이다.[48][49] 두 번째는 타이탄에서 생명체가 독립적으로 기원했을 가능성이다. 조나단 루닌은 타이탄의 환경에서는 지구 생명체와 다른 화학적 구성이 필요하기 때문에, 지구 생명체가 타이탄 생명체의 기원이 될 수 없다고 주장한다.[50] 그는 타이탄에서 생명체가 발견된다면, 이는 태양계 내에서 독립적으로 발생한 두 번째 생명체 사례가 되며, 우주에 생명체가 존재할 가능성이 높다는 것을 의미한다고 본다.[96]

6. 1. 상대적 거주 가능성

디르크 슐체-마쿠흐를 비롯한 과학자들은 표면과 대기의 특성, 에너지, 용매 및 유기 화합물의 가용성과 같은 요소를 고려하는 행성 거주 가능성 지수를 개발했다.[42] 2011년 말에 사용 가능한 데이터를 기반으로 이 지수를 사용한 결과, 타이탄이 지구 외에 현재 알려진 세계 중 가장 높은 거주 가능성 등급을 가지고 있는 것으로 나타났다.[42]

6. 2. 테스트 케이스로서의 타이탄

카시니-하위헌스 탐사 결과, 타이탄은 초기 지구 환경과 유사한 조건을 가진 것으로 밝혀졌다.[43] 과학자들은 현재 타이탄의 대기 구성이 수증기가 부족한 것을 제외하고는 초기 지구의 대기와 비슷하다고 생각한다.[44] 이는 화학적 진화에서 생물학적 진화로의 연결 고리를 찾는 연구에 중요한 단서를 제공한다.

타이탄은 화학 반응과 생명 사이를 연결하는 테스트 케이스이다. 2007년 미국 국립 연구 위원회 위원회에서 발표한 보고서에서는, 생명의 제한적인 조건이 갖춰져 있다고 하고 있다. 위원장 존 바로스(John Baross)는 "만약 생명이 화학 반응의 한 형태라면, 타이탄에도 생명이 존재해야 한다. 확실히 생명에 적합한 조건은 타이탄에 존재하지 않지만, 우리는 생명이 안정된 환경에서의 탄소 분자 반응의 한 형태가 아니라고 반론한다."라고 말했다.[90]

2005년 타이탄의 수소와 아세틸렌을 사용하는 생명 가설을 제안한 과학자 중 한 명인 데이비드 그린스푼(David Grinspoon)은[91] 타이탄의 생명에 관한 논의 중 가이아 이론을 언급했다. 그린스푼은 "지구의 환경과 생명은 서로 함께 진화해 왔으며, 같은 일이 다른 세계에서도 일어날 것이다"라고 주장했다. 그린스푼은 세계라는 것은 "지질학적, 기상학적인 생명으로 생물학적인 생명에 가깝다"라고 말하고 있다.[92]

6. 3. 외계 생명체 기원 가설

타이탄에서 생명체가 발견될 경우, 그 기원에 대해 두 가지 주요 가설이 제기된다. 첫 번째는 범종설로, 지구에서 기원한 생명체가 타이탄으로 이동했을 가능성이다. 이는 거대한 소행성이나 혜성 충돌로 인해 지구에서 떨어져 나온 암석 조각에 포함된 미생물이 타이탄에 도달했을 수 있다는 가설이다.[48][49]

두 번째 가설은 타이탄에서 생명체가 독립적으로 기원했을 가능성이다. 조나단 루닌은 타이탄의 저온 탄화수소 환경에서는 지구 생명체와는 전혀 다른 화학적 구성이 필요하기 때문에, 지구 생명체가 타이탄 생명체의 기원이 될 수 없다고 주장한다.[50] 그는 타이탄에서 생명체가 발견된다면, 이는 태양계 내에서 독립적으로 발생한 두 번째 생명체 사례가 되며, 우주 전역에 생명체가 존재할 가능성이 높다는 것을 시사한다고 본다.[96]

7. 향후 탐사 계획

애리조나 대학교의 천문학자 크리스 임피는 타이탄 마레 익스플로러(TiME) 임무가 디스커버리 프로그램급 착륙선으로 타이탄의 호수에 착륙하여 "생명체를 탐지할 가능성이 있을 것"이라고 말했다.[51][97]

드래곤플라이 회전익기 임무는 타이탄의 단단한 지면에 착륙하여 여러 번 이동하는 것을 목표로 하는 뉴 프론티어 프로그램 임무 #4이다.[52] 이 탐사선은 전생명 화학이 얼마나 진행되었는지 연구하고, 타이탄 표면의 화학적 조성을 조사하며, 수소 농도를 포함한 가능한 생물학적 지표를 찾기 위해 하층 대기를 샘플링하는 장비를 탑재할 것이다.[53]

참조

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