제임스웹, 빅뱅 후 7억년 전 관측
우주 공간에 퍼진 배경복사 활용
최초의 별과 우주 기원 탐사 수행

“현재 화성에 보낸 탐사선 장비로
생명체 흔적 발견 가능한지 의문”

인류가 우주를 탐사하고 관찰하는 이유는 순수한 과학적 호기심과 지구 이외의 새로운 거주지 개척 등 두 가지다. 최근 이에 대한 답의 실마리를 제공하는 연구 결과가 나왔다. 2021년 크리스마스 때 발사된 미국 항공우주국(NASA)의 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 결과와 2020년에 발사돼 이듬해부터 화성 표면을 탐사하고 있는 탐사 로버에 대한 것이다.

호주, 미국, 덴마크, 스페인 4개국 13개 연구기관이 참여한 공동 연구팀이 NASA의 JWST로 빅뱅 이후 약 5억~7억년이 지나 형성된 것으로 추정되는 거대 은하 후보군을 관측했다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 2월 23일자에 실렸다.우주는 138억년 전 빅뱅이라고 불리는 대폭발로 시작돼 지금까지 계속 팽창하고 있다. 빅뱅의 가장 강력한 증거는 우주의 모든 공간에 퍼져 있는 태초의 빛, 바로 우주배경복사다. 빅뱅 직후 초기 우주 연구는 JWST 덕분에 더 활발해지고 있다. JWST는 현존하는 광학 우주망원경 중 가장 크고 적외선 분해능이 뛰어난데, 최초의 별과 은하 형성을 관측해 우주 기원을 연구하려는 목적으로 발사됐다.

태양 질량의 1000억배에 이르는 거대 은하는 빅뱅 발생 약 10억년 후에 해당하는 적색편이 z=6 부근에서는 확인됐지만, 이보다 더 이른 시기에 형성된 거대 은하는 아직 발견하지 못했다. 적색편이는 물체가 관측자로부터 가까워지면 청록색, 멀어지면 적색에 가까운 색으로 관측되는 현상이다. 천체 나이를 측정하는 데 활용하는 방법으로, 우주 팽창으로 거리가 멀어질수록 별이 발산하는 빛이 스펙트럼의 적색 끝 쪽으로 이동한다. 즉 적색으로 보일수록 멀리 떨어진 천체라는 말이다.

연구팀은 JWST로 관측한 결과 z값이 6.5~9.1을 나타내는 은하군을 발견하고 정밀 분석한 결과 빅뱅 이후 7억 5000만년쯤에 형성된 거대 은하를 발견했다. z값이 7.5에서 9.1 사이 적색편이를 보인 6개의 거대 은하 후보를 발견했는데, 여기에는 태양 질량의 1000억배에 달하는 항성이 다수 포함된 것으로 추정된다고 연구팀은 밝혔다.한편 스페인 우주생물학연구센터와 NASA 고다드우주비행센터를 중심으로 칠레, 프랑스, 일본 등 5개국 20개 연구기관 과학자들은 현재 화성에 배치된 탐사 장비만으로는 생명의 흔적을 찾기 어렵다고 밝혔다.

1975년 미국 화성탐사선 바이킹1호가 화성 표면에 착륙한 이후 화성에서 생명체 흔적을 찾으려는 시도는 계속됐다. 현재 화성 표면에서는 NASA에서 보낸 큐리오시티, 퍼서비어런스 탐사 로버가 활동 중이다.연구팀은 화성 탐사선들이 활동 중인 화성의 예제로 분화구와 비슷한 환경인 칠레 아타카마사막의 퇴적층에서 실험했다. 이 퇴적층은 약 1억~1억 6000만년 전에 형성됐다. 연구팀은 화성 탐사선에서 사용하는 장비로 미생물의 특징을 잡아낼 수 있는지 실험한 결과 대부분 실패한 것으로 나타났다.

연구를 이끈 아르만도 아주아 부스토스 스페인 우주생물학연구센터 박사는 “장비의 한계 또는 화성 지표면의 특성 때문에 현재 화성에서 쓰이는 장비만으로는 생명체가 존재했는지를 확인하기 쉽지 않다”며 “화성 생명체 연구를 위해서는 화성에서 시료를 채취해 지구로 보내는 것이 최선의 방법”이라고 말했다.