뜻밖의 금맥을 쥔 행운의 자원 부국들은 어디일까?
지구의 표면은 SF 영화에서 묘사하는 것처럼 거칠고 황량했다. 소행성 폭발과 화산 분출로 인해 가장 기본적인 생명체조차 생존할 수 없는 환경이었다. 그러나 한 차례 번개가 모든 것을 변화시켰다. 적어도 이론적으로는 그렇다.
과연 이 이론은 무엇일까? 사진을 통해 알아보자.
생명의 기원은 인류가 오랫동안 답을 찾으려 했던 가장 큰 질문 중 하나이다. 이에 대해 과학자들은 주목할 만한 이론을 제시하고 있다.
하버드 대학 연구팀이 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 연구 결과를 발표했다. 연구진은 번개가 지구 생명의 촉매 역할을 했을 가능성이 있다고 주장했다.
지구에 생명이 존재하기 이전, 대기에는 주로 비활성 기체가 포함되어 있었다. 이는 대기 성분이 생명의 기본 요소를 형성하는 화학 반응을 일으키지 않았다는 것을 의미한다.
과학자들은 지구에서 생명이 탄생하고 유지될 수 있도록 한 복잡한 유기 분자의 화학적 상호작용을 규명하려 했다.
연구에 따르면 ‘생명의 불꽃’은 번개일 가능성이 있으며, 이는 초기 지구를 화학 반응이 활발히 일어나는 환경으로 변화시켰다.
과학자들은 ‘번개 유도 플라즈마 전기화학’이 생명 유지에 필수적인 반응성 탄소와 질소 화합물을 결합시키는 촉매 역할을 했을 가능성이 있다고 주장한다.
‘핵산, 단백질, 대사 산물’이 거의 자발적으로 등장한 과정은 여전히 과학적으로 명확하지 않다. 이 지식이 밝혀진다면, 지구 생명의 기원에 대한 이해가 더욱 깊어질 것이다.
‘물, 수용성 전해질, 일반적인 기체가 최초의 생체 분자를 형성했다’는 개념은 RNA 월드 가설의 일부이다.
과학자들은 생체 분자가 생존할 수 있도록 한 요인이 번개로부터 유래한 ‘이용 가능한 형태의 질소와 탄소’였다고 밝혔다.
연구진은 초기 지구의 환경을 재현한 플라즈마 전기화학 실험을 설계했다.
연구진은 이 모의 실험을 통해 번개가 초기 지구의 화학 반응에 어떤 영향을 미쳤는지 연구했다.
연구진은 이 실험을 통해 기체와 액체 사이에서 ‘고에너지 불꽃’을 생성했으며, 이는 수십억 년 전 지구에서 발생한 현상과 유사할 가능성이 있다.
이 실험을 통해 과학자들은 이산화탄소와 질소 같은 안정적인 기체가 고반응성 화합물로 변환될 수 있음을 관찰했다.
이는 이산화탄소가 일산화탄소, 개미산으로 변환될 수 있으며, 질소는 질산염, 아질산염, 암모늄 이온으로 변화할 수 있음을 의미한다.
과학자들은 이러한 반응이 기체, 액체, 고체 상태의 화학 물질이 집중된 환경에서 가장 활발하게 일어난다는 것을 관찰했다.
이러한 집중 현상은 번개가 발생하는 지역에서 자연적으로 형성되며, 이로 인해 이러한 상호작용이 가장 효율적으로 이루어진다.
번개는 초기 생명이 생존할 뿐만 아니라 발전하는 데 필요한 ‘원료’를 제공할 수 있다.
번개를 통해 ‘다양한 농도의 다양한 분자 집합’이 형성되며, 이는 생명의 기원을 탐구할 수 있는 가능성을 제공한다.
과학자들에 따르면 번개는 지구 생명의 탄생에 기여한 여러 가능성 중 하나일 뿐이다. 또한, 다른 에너지원과 관련된 기존 연구들도 존재한다.
자외선 복사, 심해 열수구, 화산 활동, 소행성 충돌 등이 생체 분자의 형성에 기여했다는 주장도 있다.
번개의 독특한 점은 ‘다양한 경계를 넘나들 수 있다’는 것이며, 이를 통해 ‘대기, 해양, 육지’가 서로 연결될 수 있다.
따라서 연구진은 번개가 화학 반응 경로를 제공하여 지구 생명의 탄생 조건을 형성했을 가능성을 관찰했다.
이 연구는 지구 생명의 기원을 이해하는 데 그치지 않고, 전기화학 반응이 지질학적으로 중요한 질소 동위원소에 미치는 영향을 분석하는 데도 활용된다.
연구진은 이러한 이론을 에너지 효율성뿐만 아니라 화학 생산의 환경적 대안까지 이해하는 데 적용하고 있다.
전기화학 반응을 활용한 ‘친환경 화학 공정’의 발전은 예를 들어, 보다 깨끗한 방식으로 비료를 생산하는 데 적용될 수 있다.
이 연구는 지구 생명의 기원뿐만 아니라, 다른 행성에서 생명의 존재 가능성을 탐색하거나 생명 형성과정 자체를 이해하는 데에도 기여할 수 있다.
번개는 목성과 토성을 포함한 다른 행성에서도 관찰되었다. 과학자들이 이러한 행성의 환경 조건을 재현할 수 있다면, 번개가 그곳의 생명 형성에 어떤 영향을 미칠지 탐구할 수 있을 것이다.
이 연구는 지구 생명의 기원을 이해하는 새로운 관점을 제공할 뿐만 아니라, 전기화학적 과정이 우리 일상을 개선하는 데 어떻게 활용될 수 있는지도 보여준다.
이 연구를 진행한 하버드 연구팀은 태양계 밖에서 어떤 가능성이 존재하는지를 밝힐 수 있을 것으로 기대하고 있다.
출처: (The Harvard Gazette)
지구 최초의 생명체는 정말 번개 때문에 생겨났을까?
고대 전기화학의 가설
라이프 스타일 날씨
지구의 표면은 SF 영화에서 묘사하는 것처럼 거칠고 황량했다. 소행성 폭발과 화산 분출로 인해 가장 기본적인 생명체조차 생존할 수 없는 환경이었다. 그러나 한 차례 번개가 모든 것을 변화시켰다. 적어도 이론적으로는 그렇다.
과연 이 이론은 무엇일까? 사진을 통해 알아보자.