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[기후의 역습(192)] 남극 초대형 빙산, 불길한 푸른 용융수 속에 소멸 임박
- 남극에서 분리된 초대형 빙산 A-23A가 푸른 빛의 용융수로 뒤덮이며 소멸 국면에 접어들었다. 과학자들이 관측한 바에 따르면, 이 빙산은 수주 내 완전히 붕괴될 가능성이 크다고 미국 항공우주국(나사·NASA)이 8일(현지시간) 전했다. 빙산 A-23A는 1986년 남극 필히너(Filchner) 빙붕에서 떨어져 나왔다. 분리 직후 면적은 약 4000㎢로, 미국 로드아일랜드주의 두 배에 가까운 규모였다. 그러나 미 국립빙산센터에 따르면 2026년 1월 초 기준 A-23A의 면적은 1182㎢로 줄었다. 2025년 여름철 상대적으로 따뜻한 해역으로 이동하면서 수차례 대형 파편이 떨어져 나간 결과다. NASA의 테라(Terra) 위성에 탑재된 중해상도 영상분광계(MODIS)가 2025년 12월 26일 촬영한 영상에는 빙산 표면에 광범위하게 형성된 푸른색 용융수가 선명하게 포착됐다. 규모는 크게 줄었지만, 현재도 뉴욕시보다 넓은 면적을 차지하며 바다에 남아 있다. 국제우주정거장(ISS)에 탑승한 우주비행사가 하루 뒤 촬영한 사진에서는 더 넓게 확산된 용융수가 확인됐다. 전문가들은 이른바 '푸른 죽(blue-mush)' 형태의 표면이 빙산 붕괴가 가속화되고 있음을 보여준다고 설명했다. 콜로라도대 볼더 캠퍼스의 테드 스캠보스 연구원은 "빙산 내부 균열에 고인 물의 무게가 얼음을 밀어내 균열을 더욱 확장시키고 있다"고 말했다. 빙산 가장자리를 따라 형성된 얇은 흰색 띠 역시 특징적인데, 이는 수면 부근에서 가장자리가 녹아 빙산 판이 위로 휘어지면서 생기는 '성곽-해자(rampart-moat)' 구조다. 빙산 표면에 나타난 푸른색과 흰색의 선형 무늬는 수백 년 전 빙하가 남극 암반 위를 이동하며 생긴 긁힘 자국의 흔적으로 해석된다. 미국 국립빙설자료센터(NSIDC)의 월트 마이어 연구원은 "빙하 흐름 방향과 나란히 형성된 미세한 능선과 골이 지금은 용융수의 흐름을 유도하고 있다"고 설명했다. 메릴랜드대 볼티모어카운티 캠퍼스의 크리스 슈먼 연구원은 "오랜 시간 눈이 쌓이고 바닥에서 녹는 과정이 반복됐음에도 이런 흔적이 남아 있다는 점이 인상적"이라고 덧붙였다. 위성 영상은 빙산에서 물이 외부로 분출되는 이른바 '블로아웃(blowout)' 현상도 시사한다. 빙산 상부에 고인 물의 압력이 가장자리를 뚫고 빠져나가며 수십 미터 아래 바다로 쏟아졌을 가능성이 있다는 것이다. 이 과정에서 담수가 해수와 섞여 '담수 방출 플룸(freshwater discharge plume)'을 형성했을 것으로 추정된다. 연구진은 이러한 징후를 종합할 때 A-23A가 완전히 해체되기까지 며칠에서 수주밖에 남지 않았다고 보고 있다. 슈먼 연구원은 "남반구의 여름이 본격화되면 맑은 하늘과 따뜻한 공기, 해수 온도가 빙산 붕괴를 더욱 가속할 것"이라며 "A-23A가 올 여름을 넘기기는 어려울 것"이라고 말했다. 현재 빙산이 떠 있는 해역의 수온은 약 섭씨 3도로, 더 따뜻한 해역으로 이동하는 해류를 타고 있어 소멸 속도는 빨라질 전망이다. A-23A는 남극 빙산 가운데서도 유난히 긴 여정을 거친 사례로 꼽힌다. 웨델해의 얕은 해저에 30년 넘게 고정돼 있다가 2020년 풀려난 뒤, 한동안 테일러 컬럼으로 불리는 소용돌이 해류에 갇혀 회전했다. 이후 북상하며 사우스조지아 섬과 충돌 직전까지 갔다가 다시 빠져나와, 2025년 한 해 동안 급격한 분해 과정을 겪었다. 수십 년간 이 빙산을 추적해 온 과학자들에게 A-23A의 종말은 감회가 남다르다. 슈먼 연구원은 "위성 관측 덕분에 이 빙산의 진화를 이토록 자세히 기록할 수 있었다는 점에 감사한다"며 "A-23A는 결국 다른 남극 빙산과 같은 운명을 맞겠지만, 그 여정은 유례없이 길고 극적이었다"고 말했다. A-23A가 사라지더라도 남극 연안에는 여전히 여러 초대형 빙산이 대기 중이다. A-81, B22A, D15A 등은 각각 1500㎢가 넘는 규모로, 언젠가 남극을 떠나 북쪽으로 향할 순간을 기다리고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(192)] 남극 초대형 빙산, 불길한 푸른 용융수 속에 소멸 임박
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[우주의 속삭임(170)] 빅뱅 직후 우주에서 '초고온' 은하단 발견⋯우주 진화 이론에 도전장
- 우주가 처음 만들어진 빅뱅 이후 불과 14억 년밖에 지나지 않은 아주 초기 우주에서, 과학자들의 예상을 크게 벗어난 '초고온 은하단'이 발견됐다. 기존 이론으로는 이렇게 이른 시기에 이처럼 뜨거운 은하단 구조가 만들어지기 어렵기 때문에, 우주가 어떻게 진화했는지 다시 생각해봐야 한다는 지적이 나온다. 6일(현지시간) 과학 전문 매체 사이언스얼럿에 따르면, 문제가 된 은하단의 이름은 SPT2349-56이다. 이 은하단은 2010년 남극에 설치된 특수 망원경 관측을 통해 처음 발견됐다. 이후 2018년 연구에서 이 은하단 안에 30개가 넘는 은하가 모여 있으며, 매우 빠른 속도로 별을 만들어내고 있다는 사실이 밝혀졌다. 별이 만들어지는 속도는 우리 은하의 약 1,000배에 달한다. 최근 국제 공동연구진은 칠레 사막에 있는 초고성능 전파망원경 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array·ALMA)을 이용해 이 은하단 주변을 더 자세히 관측했다. 연구진은 우주 전체에 고르게 퍼져 있는 아주 오래된 빛인 우주 마이크로파 배경( cosmic microwave background, CMB 또는 CMBR)을 분석했다. 이 빛은 빅뱅 이후 남은 흔적으로, 우주의 나이를 연구하는 데 중요한 단서가 된다. 연구진이 주목한 것은 '순야예프–젤도비치((Sunyaev–Zeldovich, SZ) 신호'라는 현상이다. 이는 은하단 안의 매우 뜨거운 가스가 CMB에 남기는 아주 작은 흔적이다. 쉽게 말해, 은하단이 우주 배경빛에 살짝 그림자를 남긴 것과 같다. CMB는 매우 고르고 일정하기 때문에, 이런 흔적이 보인다는 것은 은하단 안의 가스가 예상보다 훨씬 뜨겁다는 뜻이다. 비유하자면, CMB는 우주 전체에 깔린 옅은 안개이고, 은하단은 그 안개 속에 놓인 뜨거운 용광로와 같다. SZ 신호는 용광로 위를 지나간 안개가 살짝 색이 변한 흔적이라고 볼 수 있다. 분석 결과는 놀라웠다. 은하단 안의 가스 온도가 1000만 켈빈(K·1000만 도)를 넘는 것으로 나타났기 때문이다. 이는 같은 크기의 오늘날 은하단과 비교해도 매우 높은 수치이며, 과학자들이 예측했던 온도의 최소 5배에 해당한다. 중력만으로 이런 온도에 도달하려면 수십억 년이 걸려야 한다. 연구를 이끈 캐나다 브리티시컬럼비아대 박사과정 다즈 저우(Dazhi Zhou) 연구원은 "이렇게 초기 우주에서 이렇게 뜨거운 은하단을 보게 될 줄은 몰랐다"며 "처음에는 신호가 너무 강해 실제가 아닐 수도 있다고 생각했지만, 여러 차례 확인 끝에 사실임을 확인했다"고 말했다. 연구진은 이 뜨거운 환경의 원인으로 초대질량 블랙홀에 주목했다. 은하단 안에 최소 3개의 매우 큰 블랙홀이 있고, 이 블랙홀에서 뿜어져 나오는 강력한 에너지 줄기(제트)가 주변 가스를 뜨겁게 만들었을 가능성이 있다는 것이다. 공동연구자인 캐나다 달하우지대학교의 스콧 채프먼(Scott Chapman) 교수는 "우주가 아주 젊었을 때부터 블랙홀이 주변 환경에 큰 영향을 주고 있었음을 보여준다"고 설명했다. 이번 발견은 은하단이 만들어지고 성장하는 과정을 설명하는 기존 이론이 아직 완전하지 않다는 점을 보여준다. 단순히 중력과 별 생성만이 아니라, 블랙홀과 뜨거운 가스까지 함께 고려해야 한다는 것이다. 연구진은 "별이 많이 만들어지는 현상, 블랙홀의 활동, 뜨거운 가스가 서로 어떻게 영향을 주며 오늘날의 거대한 은하단이 만들어졌는지 밝히는 것이 앞으로의 목표"라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 과학 학술지 네이처(Nature)에 실렸다.
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[우주의 속삭임(170)] 빅뱅 직후 우주에서 '초고온' 은하단 발견⋯우주 진화 이론에 도전장
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[기후의 역습(191)] 서부 캐나다 빙하, 2025년 급속도로 후퇴
- 2025년 서부 캐나다의 빙하가 관측 사상에 가까운 속도로 급격히 줄어든 것으로 나타났다고 더글로브앤메일이 3일(현지시간) 보도했다. 기후 변화로 인한 고온 현상이 이어지면서 빙하 후퇴가 가속화되고, 이에 따른 지질 재해와 수자원 불안이 현실화되고 있다는 경고가 나온다. 지난해 8월 브리티시컬럼비아주 남동부의 버가부 주립공원에서는 빙하가 형성한 자연 댐이 붕괴되며 돌발 홍수가 발생했다. 이로 인해 등산객과 하이커 60여 명이 고립돼 헬기로 구조되는 사태가 벌어졌다. 해발 3000m를 넘는 화강암 봉우리로 유명한 이 지역은 전 세계 산악인들이 찾는 명소지만, 빙하 축소로 지형 안정성이 크게 약화되고 있다. 빙하학자들은 2025년을 서부 캐나다 빙하 관측 역사상 최악의 해 가운데 하나로 평가했다. 빙하 표면에서 평균 2.5m에 달하는 물 손실이 발생했으며, 이는 질량 기준으로 약 300억 톤이 사라진 것과 맞먹는다. 브리티시컬럼비아 북부대 지구과학과 브라이언 메뉴노스 교수는 "2023년에 이어 두 번째로 큰 감소 폭"이라며 "최근 몇 년의 누적 손실을 감안하면 매우 우려스러운 추세"라고 말했다. 2025년은 유엔이 지정한 '빙하 보전의 해'이자, 과학자들이 역대 가장 더운 해 중 하나가 될 것으로 전망한 시기이기도 했다. 캘리포니아의 대형 산불, 아시아의 치명적 홍수 등 전 세계적 기후 재난이 잇따른 가운데, 북극권 역시 1900년 이후 가장 높은 기온을 기록한 것으로 분석됐다. 메뉴노스 교수는 "빙하를 보전하기는커녕, 오히려 손실을 가속화하고 있다"고 지적했다. 서부 캐나다에는 1만8000개가 넘는 빙하가 분포해 있으며, 이는 해양 생태계와 지역 사회의 수자원 순환에 핵심적인 역할을 한다. 빙하가 급속히 줄어들면 호수와 하천의 유량 조절 기능이 약화돼 가뭄 위험이 커지고, 실제로 브리티시컬럼비아와 앨버타 일부 지역에서는 식수 공급 불안이 현실화되고 있다. 과학자들은 전 세계 산악 빙하가 2100년까지 절반 이상의 질량을 잃을 수 있다고 경고해 왔지만, 최근 관측 결과는 이 전망조차 낙관적일 수 있다는 우려를 낳고 있다. 메뉴노스 교수 연구팀은 최근 4년간의 빙하 손실 속도가 이전 10년 평균의 두 배에 달했다고 밝혔다. 그는 "완만한 감소 구간을 이미 지났고, 훨씬 가파른 국면에 접어들었다"며 "빙하 소실 시점이 예상보다 앞당겨질 가능성이 크다"고 말했다. 이 같은 상황에도 불구하고 전 세계 온실가스 감축 노력은 정체 상태에 머물러 있다. 현재 각국이 제출한 기후 대응 계획으로는 지구 평균기온 상승을 1.5도로 제한하는 데 필요한 감축량의 15%에도 못 미치는 것으로 평가된다. 캐나다 서부에서는 신규 화석연료 개발이 이어지고 있으며, 브리티시컬럼비아주는 18년간 유지해 온 소비자 탄소세를 폐지했다. 액화천연가스(LNG) 수출 개시와 신규 송유관 논의도 병행되고 있다. 원주민 단체들은 빙하 축소가 생태계와 공동체에 미치는 영향을 고려해, 보다 적극적인 관측과 대응 투자가 필요하다고 촉구하고 있다. 브리티시컬럼비아 인디언 추장 연합의 마릴린 슬렛 재무총장은 "빙하는 많은 원주민 공동체에 신성한 존재"라며 "미래 세대에 대한 공동의 책임 차원에서 연구와 보호가 강화돼야 한다"고 강조했다. 전문가들은 빙하 아래 형성되는 호수의 수자원 활용 가능성 등 적응 전략을 모색할 필요가 있다고 지적한다. 메뉴노스 교수는 "단순히 사라지는 과정을 지켜볼 것이 아니라, 이 손실에 어떻게 대응할지에 대한 전략을 마련해야 한다"고 말했다.
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[기후의 역습(191)] 서부 캐나다 빙하, 2025년 급속도로 후퇴
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[우주의 속삭임(169)] 블랙홀 주변 시공간 흔들림 첫 포착⋯아인슈타인 예측 100년 만에 실증
- 천문학자들이 회전하는 블랙홀 인근에서 시공간 자체가 흔들리는 현상을 처음으로 직접 관측했다고 사이테크데일리가 보도했다. 별이 블랙홀에 의해 파괴되는 극적인 순간에 포착된 이번 발견은 아인슈타인의 일반상대성이론이 예측한 핵심 효과를 실증적으로 확인한 사례로 평가된다. 이번 연구는 관측이 극히 어려운 우주 현상을 추적해온 과학자들에게 중요한 돌파구로 받아들여지고 있다. 중국과 영국 공동 연구팀은 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재한 논문을 통해, 빠르게 회전하는 블랙홀이 만들어내는 시공간의 소용돌이 왜곡을 최초로 직접 검출했다고 밝혔다. 회전 블랙홀이 시공간을 끌어당기는 '프레임 드래깅' 이 현상은 '렌즈–시링 프리세션(Lense–Thirring precession)'으로 불리며, 일반적으로 '프레임 드래깅(frame-dragging)'으로 알려져 있다. 회전하는 블랙홀이 주변 시공간을 비틀어 끌어당기면서 인근의 물질과 천체 궤도가 서서히 흔들리는 효과를 뜻한다. 연구는 중국과학원 산하 국가천문대가 주도했으며, 영국 카디프대 연구진이 참여했다. 연구팀은 초대질량 블랙홀에 접근했다가 파괴된 별의 흔적을 관측한 '조석파괴사건(TDE)' 천체인 AT2020afhd를 집중 연구했다. 별의 붕괴가 드러낸 회전 원반과 제트의 동조 흔들림 별이 블랙홀의 강력한 중력에 찢겨나가면서 잔해는 블랙홀 주변에 빠르게 회전하는 원반을 형성했고, 동시에 물질이 빛의 속도에 가까운 속도로 분출되는 강력한 제트가 방출됐다. 연구진은 X선과 전파 신호에서 반복적으로 나타나는 패턴을 분석한 결과, 원반과 제트가 함께 흔들리는 '공동 프리세션' 현상을 확인했다. 이 흔들림은 약 20일 주기로 반복됐으며, 이는 회전 블랙홀이 시공간을 비틀어 만드는 프레임 드래깅 효과의 명확한 관측 신호로 해석됐다. 한 세기 전 예측, 관측으로 입증되다 이 효과의 개념은 1913년 알베르트 아인슈타인이 처음 제시했고, 1918년 렌즈와 시링이 수학적으로 정식화했다. 이번 관측은 일반상대성이론의 주요 예측을 실증적으로 확인하는 동시에, 블랙홀의 회전 속도와 물질 유입 과정, 제트 생성 메커니즘을 연구할 새로운 방법을 제시한다는 점에서 의미가 크다. 공동 저자인 카디프대 코시모 인세라(Cosimo Inserra) 박사는 "이번 연구는 회전하는 블랙홀이 시공간을 끌어당긴다는 프레임 드래깅 현상에 대해 지금까지 가장 설득력 있는 증거를 제시했다"며 "100년 넘게 이론으로만 존재하던 예측을 실제 관측으로 확인했다는 점에서 물리학자들에게 큰 성과"라고 평가했다. 그는 또 "AT2020afhd는 기존에 연구된 조석파괴사건과 달리 단기적인 전파 신호 변동을 보였고, 이는 단순한 에너지 방출로 설명되지 않았다"며 "이 점이 시공간 왜곡 효과를 확신하게 만든 결정적 단서였다"고 설명했다. X선·전파 망원경으로 포착한 시공간의 흔들림 연구진은 프레임 드래깅 신호를 포착하기 위해 닐 게럴스 스위프트 천문대(Swift)의 X선 자료와 미국 칼 G.얀스키 초대형전파망원경(VLA)의 전파 관측 데이터를 종합 분석했다. 여기에 전자기 분광 분석을 통해 블랙홀 주변 물질의 구조와 성질을 규명함으로써, 관측된 현상이 이론적 예측과 부합함을 확인했다. 인세라 박사는 "회전하는 블랙홀이 시공간을 끌어당기는 과정을 실제로 관측함으로써, 그 물리적 작동 메커니즘을 이해하기 시작했다"며 "이는 회전하는 전하가 자기장을 만드는 것처럼, 거대한 질량을 가진 회전 천체가 중력자기장(gravitomagnetic field)을 형성해 주변 천체의 운동에 영향을 미친다는 사실을 보여준다"고 설명했다. 연구진은 이번 성과가 블랙홀 물리학의 이해를 한 단계 끌어올리는 동시에, 우주에서 일어나는 극한 현상을 탐구할 새로운 관측 창을 열 것으로 기대하고 있다.
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[우주의 속삭임(169)] 블랙홀 주변 시공간 흔들림 첫 포착⋯아인슈타인 예측 100년 만에 실증
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[우주의 속삭임(168)] 노년기 별의 '항성풍' 비밀 풀리나⋯별빛 아닌 대류·맥동이 가스 방출 주도
- 노년기에 접어든 별이 우주로 내뿜는 '별바람(항성풍)'의 기원에 대해 천문학계의 오랜 통설을 흔드는 연구 결과가 나왔다고 어스닷컴이 보도했다. 생명체를 구성하는 탄소·산소·질소 등 원소가 담긴 '별먼지(stardust)'가 어떻게 우주 공간으로 퍼져 나가는지를 둘러싼 기존 설명이 수정돼야 할 가능성이 제기된 것이다. 스웨덴 예테보리 공과대(Chalmers University of Technology) 연구진은 태양과 유사한 질량을 지닌 노년기 별인 적색 거성 'R 도라두스(R Doradus)'를 정밀 관측한 결과, 미세한 먼지가 별빛의 압력만으로는 가스를 밀어내 항성풍을 형성하기 어렵다는 결론에 도달했다. 이 연구는 국제 학술지 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)' 최신호에 실렸다. R 도라두스는 지구에서 약 180광년 떨어진 비교적 가까운 별로, 적색거성의 말기 단계인 점근거성가지(AGB)에 속한다. 이 시기의 별은 막대한 양의 가스를 방출하며, 이는 훗날 새로운 별과 행성의 재료가 된다. 그동안 천문학자들은 별빛이 갓 생성된 먼지를 밀어내고, 이 먼지가 주변 가스를 끌어당기며 항성풍을 만든다고 설명해 왔다. 연구진은 2017년 칠레 파라날 천문대의 초대형망원경(VLT)에 장착된 장비를 활용해 편광된 가시광선을 분석, 별 표면 가까이 형성된 먼지의 성분과 크기를 구분해냈다. 이후 몇 년 동안 데이터를 신중하게 분석하고, 기존 이론들을 뒷받침하는 지 검증하기 위해 노력했다. 관측 결과, R 도라두스 주변의 먼지는 주로 규산염과 산화알루미늄으로 구성돼 있었지만, 입자 크기가 매우 작아 별빛을 충분히 받아 가스를 밀어낼 수 없다는 점이 확인됐다. 복사 전달 시뮬레이션을 통해 별빛이 먼지와 상호작용하는 방식을 계산한 결과도 같은 결론을 뒷받침했다. 먼지가 너무 작으면 빛을 산란·흡수하는 효율이 낮아 중력을 극복하지 못한다는 것이다. 철 성분이 많은 먼지는 빛을 더 흡수할 수 있지만, 온도가 급격히 올라 증발(승화)해 버리는 한계가 있었다. 연구를 이끈 테오 쿠리 연구원은 "항성풍의 작동 원리를 상당 부분 이해하고 있다고 생각했지만, 이번 결과는 그 가정이 틀렸을 수 있음을 보여준다"며 "과학자로서 가장 흥미로운 발견"이라고 평가했다. 연구진은 대신 별 내부의 대류 현상이나 주기적인 팽창·수축에 따른 충격파가 가스를 위로 밀어 올린 뒤, 그 과정에서 먼지가 보조적인 역할을 할 가능성에 주목했다. 실제로 R 도라도스는 수개월 단위(약 175일과 332일 주기)로 밝기가 변하는 맥동을 보이며, 이 주기에 따라 가스 방출 환경도 달라질 수 있다는 설명이다. 이번 연구는 태양과 같은 별의 먼 미래를 이해하는 데도 중요한 단서를 제공한다. 태양 역시 수십억 년 뒤 AGB 단계를 거치며 외곽 물질을 방출할 것으로 예상되는데, 항성풍의 정확한 메커니즘은 최종적인 행성계의 모습에 영향을 미치기 때문이다. 연구진은 앞으로 여러 맥동 주기에 걸친 추가 관측을 통해, 어떤 조건에서 먼지가 항성풍 형성에 기여하는지 규명할 계획이다. 작은 별먼지가 우주 화학 진화의 출발점이 되는 과정은 여전히 풀어야 할 숙제로 남아 있다.
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[우주의 속삭임(168)] 노년기 별의 '항성풍' 비밀 풀리나⋯별빛 아닌 대류·맥동이 가스 방출 주도
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[신소재 신기술(214)] 신경계 닮은 로봇 피부 현실화⋯스파이크 신호로 감각 처리
- 신경계의 정보 전달 방식을 모방한 '뉴로모픽(neuromorphic, 신경모사형)' 인공 피부 기술이 로봇 분야에서 현실화되고 있다. 감각 신호를 연속적인 수치 데이터가 아닌 신경 활동과 유사한 '스파이크(spike)' 신호로 전달하는 방식으로, 에너지 효율이 높은 차세대 로봇 제어 기술로 주목받는다. 중국 연구진은 최근 압력 감지를 중심으로 한 뉴로모픽 로봇 전자피부(e-skin)를 개발했다고 아르스 테크니카가 29일(현지시간) 보도했다. 이 기술은 인간 피부의 신경계가 자극을 감지하고 처리하는 원리를 참고해, 압력 정보뿐 아니라 자극의 위치와 손상 여부까지 스파이크 신호를 통해 전달·통합하도록 설계됐다. 해당 내용은 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)에 게재됐다. 연구진이 구현한 인공 피부는 유연한 고분자 소재 위에 압력 센서를 내장한 구조로, 각 센서에서 발생한 신호는 짧은 전기 펄스 형태의 스파이크로 변환된다. 이 스파이크는 빈도, 크기, 길이, 파형 등의 조합을 통해 압력의 강도와 센서 위치를 동시에 표현한다. 특히 스파이크 발생 빈도를 압력 세기 전달의 핵심 수단으로 삼은 점은 생물학적 신경계와 유사한 접근이다. 또한 각 센서는 일정 주기로 '정상 작동 중'임을 알리는 신호를 보내며, 이 신호가 사라질 경우 시스템은 센서 손상이나 이상 상태로 인식한다. 이를 통해 로봇은 단순한 촉각 인식을 넘어, 특정 부위의 손상이나 과도한 압력까지 실시간으로 감지할 수 있다. 이 신호들은 피부 바로 아래 단계에서 1차적으로 처리된다. 압력이 일정 기준을 넘으면 '통증 신호'에 해당하는 스파이크 패턴이 생성돼 상위 제어 시스템으로 전달되며, 이 과정에서 즉각적인 반사 반응도 가능하다. 실제 실험에서 연구진은 인공 피부를 장착한 로봇 팔이 손상 위험 수준의 압력을 감지하면 자동으로 팔을 움직여 회피 동작을 수행하도록 구현했다. 상위 제어 단계에서는 여러 센서에서 들어온 신호를 통합·필터링해 보다 복합적인 반응을 유도한다. 동일한 시스템을 적용한 로봇 얼굴은 팔에 가해지는 압력 강도에 따라 표정을 변화시키는 동작을 보이기도 했다. 다만 이 기술은 생물학적 신경계를 그대로 재현한 것은 아니다. 실제 인간의 신경계는 신체 전체에 대한 공간 지도를 유지하며 감각 정보를 처리하지만, 이번 인공 피부는 스파이크 신호의 특성 조합을 통해 위치 정보를 부호화하는 방식을 택했다. 연구진 역시 이를 '완전한 신경 모사'라기보다는 생물학적 원리를 차용한 공학적 설계로 설명하고 있다. 현재 구현된 감각은 압력에 한정돼 있으며, 온도나 화학 자극 등 다양한 감각을 처리하려면 병렬적인 신호 처리 체계가 추가로 필요하다. 그럼에도 불구하고 스파이크 기반 뉴로모픽 프로세서는 신경망 구동 시 전력 소모가 매우 적어, 향후 인공지능(AI) 기반 로봇 제어와의 결합 가능성이 크다는 평가를 받는다. 연구진은 이 기술을 '뉴로모픽 로봇 전자피부(NRE-skin)'로 명명했다. 손상 시에는 자석식 결합 구조로 개별 피부 모듈을 손쉽게 교체할 수 있도록 설계돼 유지·보수 측면에서도 실용성을 높였다. 전문가들은 이번 연구가 로봇이 외부 환경을 보다 섬세하고 효율적으로 인식하는 데 중요한 전환점이 될 수 있다고 평가한다. 잎서 일본 도쿄대 과학자들은 2024년 6월 살아 있는 인간 피부의 세포 조직을 복재해 로봇 얼굴에 붙여 웃는 모습이 사람과 같은 로봇을 개발했다. 당시 연구팀은 자신들이 만들어낸 인공 피부가 진짜 사람 피부처럼 부드러울 뿐만 아니라 상처가 나거나 심지어 잘려도 스스로 복구할 수 있다고 설명했다. 이번에 개발된 생물학적 신경계에서 영감을 받은 스파이크 기반 정보 처리 방식이 향후 에너지 효율적인 지능형 로봇 기술의 핵심 축으로 자리 잡을지 주목된다.
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[신소재 신기술(214)] 신경계 닮은 로봇 피부 현실화⋯스파이크 신호로 감각 처리
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[퓨처 Eyes(116)] 생명의 설계도는 '책'이 아닌 '입체 퍼즐'이었다⋯인간 게놈 '4D 지도' 완성
- 인간의 몸을 구성하는 세포의 핵 속에는 생명의 모든 정보를 담은 설계도, DNA가 들어있다. 인류는 지난 2003년 '인간 게놈 프로젝트'를 통해 이 설계도의 글자(염기서열)를 모두 읽어내는 데 성공했다. 그러나 과학자들에게는 여전히 풀리지 않는 난제가 있었다. 설계도의 글자는 다 읽었지만, 정작 이 설계도가 좁은 세포 핵 안에서 '어떻게 접혀 있는지', 그 입체적인 형태를 몰랐던 것이다. 마치 가구 조립 설명서의 글자는 읽었으나, 조립된 가구의 완성된 입체 모습은 모르는 것과 같았다. 2025년, 마침내 그 수수께끼가 풀렸다. 노스웨스턴대학교 펑 위에(Feng Yue) 교수가 주도하는 국제 공동 연구팀 '4D 뉴클레옴 프로젝트(4D Nucleome Project)'가 인간 유전자의 3차원 입체 지도를 완성해 국제학술지 '네이처(Nature)' 최신호에 발표했다. 이것은 단순한 지도가 아니다. 시간이 흐름에 따라 역동적으로 변하는 '4D 영상 지도'다. 2m 실을 테니스공에 넣는 '압축의 미학' 우리 몸속 세포 하나에 들어있는 DNA를 일자로 펼치면 그 길이는 약 2m에 달한다. 반면 세포의 핵은 지름이 머리카락 굵기의 수백 분의 일에 불과할 정도로 작다. 2m짜리 긴 끈을 이 좁은 공간에 넣기 위해서는 고도의 '포장 기술'이 필요하다. DNA는 무질서하게 구겨진 것이 아니라, 히스톤 단백질을 감고 코헤신(cohesin) 단백질을 이용해 특정한 규칙에 따라 실타래처럼 감기고, 고리를 만들며 차곡차곡 접혀 있다. 우리가 교과서에서 흔히 보는 막대 모양의 'X자 염색체'는 세포가 분열할 때 이동을 위해 일시적으로 꽉 뭉쳐진 상태일 뿐이다. 평소 세포 속 DNA는 거대한 도서관의 책장처럼, 혹은 아주 복잡하지만 질서 정연한 오리가미(종이접기)처럼 존재한다. 연구팀은 이번에 인간 배아 줄기세포와 포피 섬유아세포를 정밀 분석해, DNA가 꼬이고 접히는 핵심 지점이 14만 곳이 넘는다는 사실을 밝혀냈다. 14만 개의 'DNA 루프'…유전자의 스위치 역할 이번 연구의 핵심 성과는 14만 개에 달하는 '염색질 루프(Chromatin Loops)'의 발견이다. 루프란 끈을 동그랗게 말아 만든 고리를 의미한다. 그렇다면 DNA는 왜 하필 고리 모양으로 접혀 있을까? 이를 이해하기 위해선 '전등 스위치'의 원리를 떠올리면 쉽다. 방의 전등(유전자)을 켜려면 벽에 있는 스위치(조절 부위)를 눌러야 한다. 전등과 스위치는 멀리 떨어져 있지만 벽 속의 전선으로 연결돼 있다. DNA도 마찬가지다. 유전자를 작동시키는 조절 부위는 유전자 본체와 물리적으로 멀리 떨어져 있는 경우가 많다. 이때 DNA가 고리(루프) 모양으로 접히면, 멀리 있던 조절 부위와 유전자가 물리적으로 딱 맞닿게 된다. 즉, "DNA가 접히는 순간 유전자의 스위치가 켜진다"는 것이다. 연구팀은 줄기세포에서 14만 1365개, 섬유아세포에서 14만 6140개의 루프를 확인했다. 이 루프들이 정확한 모양으로 접혀야만 필요한 유전자가 제때 활성화되어 세포가 정상 기능을 수행한다. 반대로 루프가 잘못 접히면 스위치가 고장 난 것처럼 유전자가 작동하지 않거나, 켜지지 말아야 할 유전자가 켜지면서 암이나 각종 유전 질환이 발생하게 된다. AI 닥터, 게놈의 3차원 모양을 예측하다 이번 연구가 독자들의 주목을 끄는 또 다른 이유는 인공지능(AI) 기술의 결합이다. 연구팀은 방대한 실험 데이터를 바탕으로 '딥러닝 모델'을 훈련시켰다. 이를 통해 복잡한 실험 과정 없이도 환자의 DNA 염기서열(글자 정보)만 입력하면, AI가 "이 사람의 DNA는 3차원 공간에서 이런 모양으로 접힐 것"이라고 예측하는 기술을 확보했다. 이 기술의 의학적 가치는 막대하다. 많은 질병이 유전자 글자 자체의 오타(돌연변이)뿐만 아니라, 유전자가 위치한 '공간적 구조의 문제'에서 기인하기 때문이다. 펑 위에 교수는 "질병과 연관된 유전자 변이의 대다수는 단백질을 만들지 않는 '비부호화 영역(Non-coding regions)'에 위치한다"고 지적했다. 과거에는 '정크 DNA'(쓰레기 DNA) 취급을 받았던 이 영역들이 사실은 DNA를 어떻게 접을지 결정하는 중요한 '접기 안내선' 역할을 수행하고 있었음이 드러난 것이다. '구조'를 고쳐 병을 낫게 한다 이번 '3차원 게놈 지도'의 완성은 의학계에 세 가지 중요한 시사점을 던진다. 첫째, 생물학적 관점이 1차원에서 3차원으로 확장됐다. 유전자가 단순히 '있다/없다'를 넘어, '어디에 위치하고 누구와 접촉하는지'가 중요해졌다. 둘째, 원인 불명이었던 질병의 매커니즘이 규명됐다. 백혈병이나 뇌종양 같은 암세포는 DNA 구조가 정상 세포와 달리 엉망으로 꼬여 있다는 사실이 확인됐다. 마지막으로 신약 개발의 패러다임이 바뀐다. 기존 약물이 특정 단백질을 공격하는 방식이었다면, 미래의 치료제는 꼬인 DNA를 풀어주거나 올바르게 접히도록 유도하는 '구조 교정' 방식이 될 전망이다. 펑 교수는 이를 "후생유전학적 억제제(epigenetic inhibitors)"를 이용한 치료라고 설명하며, 암과 발달 장애 치료의 새로운 돌파구가 될 것으로 내다봤다. 2025년, 인류는 생명이라는 거대한 건축물의 설계도를 평면도가 아닌, 살아 움직이는 3D 입체도로 손에 넣게 됐다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(116)] 생명의 설계도는 '책'이 아닌 '입체 퍼즐'이었다⋯인간 게놈 '4D 지도' 완성
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[기후의 역습(189)] 알래스카 강이 주황색으로 변한 이유⋯영구동토 해빙이 부른 기후 경고
- 미국 알래스카 일부 지역의 강과 하천이 최근 선명한 주황색으로 변색되면서 그 배경을 둘러싼 과학적 분석이 주목받고 있다. 겉보기에는 국지적 오염 사고를 연상시키지만, 미 해양대기청(NOAA)은 해당 현상이 단순한 환경오염이 아니라 기후변화와 직결된 구조적 문제라고 진단했다. NOAA가 최근 발표한 '북극 보고서(ARC) 2025'에 따르면, 알래스카의 강물이 주황색으로 변한 원인은 영구동토층(permafrost)의 해빙으로 토양 속 철 성분이 노출되면서 발생한 '녹물' 현상이다. 온실가스 증가로 북극 지역의 기온 상승이 가속화되자, 오랜 기간 얼어 있던 지반이 녹아 철과 기타 금속 성분이 수계로 유입되고, 이들이 산화되면서 강과 하천을 물들이고 있다는 설명이다. 과학자들은 이러한 현상이 알래스카에 국한된 문제가 아니라 북극 전반이 전 지구 평균보다 훨씬 빠른 속도로 온난화되고 있음을 보여주는 경고 신호라고 지적한다. 올해로 20주년을 맞이하는 NOAA 연례 보고서에 따르면 2024년 10월부터 2025년 9월까지 북극 지역의 지표면 기온은 1900년 이후 가장 높은 수준을 기록했다. 2024년 가을과 2025년 겨울은 북극 전역에서 특히 따뜻했으며, 각각 역대 최고 기온 1위와 2위를 차지했다. 게다가 지난 10년은 북극에서 가장 따뜻한 10년이었다. 극히 우려스러운 점은 2006년 이후 북극의 연평균 기온 상승률은 전세계 기온 변화율의 두 배 이상이었다. 또 2024년 10월부터 2025년 9월까지 강수량은 새로운 기록을 세웠다. 이 기간 동안 북극 지역의 겨울, 봄, 가을 강수령은 모두 1950년 이후 상위 5위 안에 들었다. 북극은 지구 기후를 조절하는 '냉각 장치' 역할을 해왔지만, 해빙이 가속되면서 해수면 상승과 기상 패턴 교란 등 전 지구적 영향이 불가피해질 것이라는 우려도 제기된다. NOAA 보고서에 따르면 2025년 8월, 북극해 대서양 연안 해역의 평균 해수면 온도는 1991~2020년 8월 평균보다 약 13°F(약 7°C) 더 높았다. 북극에서 가장 오래되고 두꺼운 해빙(4년 이상)은 1980년대 이후 95% 이상 감소했다. 현재 다년생 해빙은 주로 그린란드 북쪽과 캐나다 군도 지역에 국한되어 있다. 8월에 얼음이 없는 북극해 지역은 1982년 이후 섭씨 약 1.4°C(2.3°F) 상승했다. NOAA 보고서 책임 저자인 매슈 드러큰밀러 국립설빙·빙설자료센터 선임연구원은 "북극의 해빙과 온난화는 단지 지역적 변화가 아니라 전 세계 기후 시스템에 직접적인 영향을 미치고 있다"고 밝혔다. 보고서는 북극 지역이 지구 평균보다 몇 배 빠르게 온난화되면서 북부 생태계와 경관, 원주민의 생계 방식까지 근본적으로 바꾸고 있다고 분석했다. 알래스카 주민들이 주황색 수로를 처음 인식한 것은 2018년 무렵이다. 미 지질조사국(USGS)의 수문학자 조시 코크는 "조종사와 국립공원 방문객 등 현지인들의 제보를 통해 이상 현상이 확인되기 시작했다"며 "조사 결과, 수백 마일에 걸친 광범위한 지역에서 유사한 현상이 나타나고 있다"고 설명했다. 기온 상승으로 영구동토층이 녹으면서 토양 속 철 성분이 물과 공기에 노출돼 산화되고, 이 과정에서 강물의 색이 변한다는 것이다. 특히 철과 금속 성분이 하천에 도달하는 순간 침전되며 강한 착색 현상이 나타난다는 점이 확인됐다. 현재까지 주민 건강에 미치는 직접적인 영향은 명확히 규명되지 않았으나, 과학자들은 수질 산성화가 수생 생물에 미치는 영향을 예의주시하고 있다. 보고서에 따르면 산성도가 높아진 하천 환경은 알래스카 대표 어종인 돌리바든차(Dolly Varden char)의 치어 개체 수 급감과 연관된 것으로 추정된다. 드러큰밀러 연구원은 "북극 지역의 먹이사슬은 곧 지역 주민들의 삶과 직결돼 있다"며 "기후변화로 인한 환경 변화는 생태계 문제를 넘어 인간 사회 전반에 영향을 미친다"고 강조했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(189)] 알래스카 강이 주황색으로 변한 이유⋯영구동토 해빙이 부른 기후 경고
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[우주의 속삭임(167)] 제임스웹 망원경, 레몬 모양의 '탄소 대기' 외계행성 포착
- 미국 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 활용한 관측에서, 기존 행성 형성 이론으로는 설명하기 어려운 레몬 모양의 긴 타원형을 가진 특이한 외계행성이 포착됐다. 이 행성은 대기 성분부터 형성 과정까지 기존의 천문학적 상식을 근본적으로 흔드는 사례로 평가된다. 문제의 천체는 공식 명칭이 PSR J2322-2650b인 외계행성으로, 질량은 목성과 비슷하지만 대기 구성은 전례를 찾기 힘들다고 NASA는 설명했다. 헬륨과 탄소가 주성분인 이 행성의 대기에는 그을음 형태의 탄소 구름이 떠다니는 것으로 추정되며, 행성 내부 깊은 곳에서는 탄소가 응결돼 다이아몬드가 형성될 가능성도 제기됐다. 관련 연구 결과는 2025년 12월 18일(현지시간) 학술지 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 게재됐다. 연구에 참여한 미국 카네기 지구·행성과학연구소의 피터 가오 박사는 "관측 데이터를 처음 확인했을 때 연구진 모두가 당혹감을 감추지 못했다"며 "기존 예측과는 전혀 다른 결과였다"고 밝혔다. 이 외계행성은 매우 특이하게도 맥동하는 중성자별인 '펄서(pulsar)' 주위를 공전하고 있다. 펄서는 초고속으로 자전하며 규칙적인 전자기파를 방출하는 천체로, 태양과 비슷한 질량을 지녔지만 크기는 도시 규모에 불과하다. 강력한 중력과 방사선 환경 탓에 펄서 주변에서 행성이 존재하는 사례는 극히 드물다. 이 펄서는 주로 감마선과 고에너지 입자를 방출해 적외선 관측에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 연구진은 중심 천체의 간섭 없이 행성 자체의 대기를 정밀 분석할 수 있었다. 스탠퍼드대 박사과정 연구원 마야 벨레즈네이는 NASA 성명에서 "모항성은 보이지 않으면서 행성만 빛을 받아 드러나는 독특한 조건 덕분에 매우 깨끗한 스펙트럼을 확보할 수 있었다"고 설명했다. 관측 결과 독특한 레몬 모양의 행성만큼 대기의 구성 또한 특이한 것으로 밝혀졌다. 표면 온도가 섭씨 약2070도(화씨 3700도)에 달하는 이 행성은 태양계에서 가장 뜨거운 금성(약 460~470도씨)보다 온도가 약 4배 더 높다. 분석 결과, 행성 대기에서는 물(H₂O), 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂)와 같은 일반적인 분자 대신 C₂, C₃ 형태의 분자 탄소가 검출됐다. 시카고대학의 외계행성 과학자이자 이번 연구의 주 저자인 마이클 장 교수는 "이 정도 고온 환경에서는 산소나 질소가 조금이라도 존재할 경우 탄소가 결합해 다른 분자를 형성해야 하는데, 이 행성의 대기에는 그런 흔적이 거의 없다"고 밝혔다. 이 행성은 모항성으로부터 불과 약 160만㎞ 떨어진 초근접 궤도를 돌고 있으며, 공전 주기는 단 7.8시간에 불과하다. 강력한 중력 영향으로 행성의 형태는 구형이 아닌 레몬 모양으로 늘어져 있는 것으로 추정된다. 학계에서는 이 시스템을 '블랙 위도우(black widow)' 계열로 분류하지만, 일반적인 사례와는 성격이 다르다고 보고 있다. 블랙 위도우 계열은 강력한 펄서가 동반 천체를 점차 증발시키는 구조를 뜻하지만, 이 경우 동반체는 항성이 아닌 행성으로 분류된다. 국제천문연맹(IAU)은 질량이 목성의 13배 이하인 천체가 항성이나 항성 잔해를 공전할 경우 행성으로 규정한다. 현재까지 발견된 약 6000개의 외계행성 가운데 펄서를 공전하는 가스형 행성은 PSR J2322-2650b가 유일하다. 형성 기원 역시 미스터리다. 시카고대 장 교수는 "일반적인 행성처럼 형성됐다고 보기엔 대기 조성이 지나치게 이질적이고, 블랙 위도우 계열처럼 항성 외피가 벗겨진 결과로 보기도 어렵다"며 "알려진 어떤 형성 메커니즘으로도 설명되지 않는다"고 말했다. 공동 연구자인 스탠퍼드대의 로저 로마니 교수는 "행성 내부에서 탄소와 산소 혼합물이 결정화되면서 순수 탄소 결정이 상층으로 떠올라 헬륨과 섞였을 가능성"을 제시하면서도 "산소와 질소가 배제된 이유는 여전히 풀리지 않은 수수께끼"라고 밝혔다. 이번 발견은 제임스 웹 우주망원경의 고감도 적외선 관측 능력이 아니었다면 불가능했을 것이라는 평가다. NASA는 웹 망원경이 향후 외계행성 연구뿐 아니라 우주의 기원과 구조를 밝히는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(167)] 제임스웹 망원경, 레몬 모양의 '탄소 대기' 외계행성 포착
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[우주의 속삭임(166)] NASA, 25광년 거리 우주 충돌 첫관측
- 허블우주망원경이 지구에서 25광년 떨어진 포말하우트 항성계에서 미행성 간 대규모 충돌 현장을 직접 포착했다. 태양계가 형성되던 초기에는 소행성과 미행성, 혜성 등이 무질서하게 충돌하며 지구와 달, 내행성들을 잇따라 강타하는 격동의 시기가 있었던 것으로 과학자들은 보고 있다. 이러한 '우주적 충돌의 시대'가 다른 항성계에서도 실제로 벌어지고 있음을 보여주는 결정적 관측 결과가 처음으로 확인됐다. 미 항공우주국(나사·NASA)은 허블우주망원경을 통해 지구에서 약 25광년 떨어진 포말하우트(Fomalhaut) 항성계에서 대규모 천체 충돌로 생성된 것으로 보이는 거대한 잔해 구름을 직접 포착했다고 18일(현지시간) 밝혔다. 외계 행성계에서 이 같은 파괴적 충돌 장면이 관측된 것은 이번이 처음이다. 연구를 주도한 미국 캘리포니아대 버클리 캠퍼스의 폴 칼라스 교수는 "외계 행성계에서 이전 관측에는 존재하지 않던 빛의 점이 갑자기 나타나는 장면을 목격한 것은 처음"이라며 "이는 두 개의 거대한 미행성이 충돌해 형성된 전례 없는 규모의 잔해 구름을 직접 본 것"이라고 설명했다. 포말하우트는 남쪽물고기자리(Piscis Austrinus) 방향에 위치한 밝은 항성으로, 태양보다 질량과 광도가 크며 여러 겹의 먼지 원반으로 둘러싸여 있다. 2008년 허블망원경 관측을 통해 이 항성계에서는 가시광선으로 관측된 최초의 외계 행성 후보 '포말하우트 b'가 보고됐지만, 이후 연구 결과 이는 실제 행성이 아니라 미행성 충돌로 생성된 먼지 구름인 것으로 드러났다. 연구진은 이를 'cs1'으로 명명했다. 칼라스 교수 팀은 1993년 젊은 항성 포말하우트를 처음 연구하기 시작했으며, 행성(중심 별의 강한 인력의 영향으로 타원 궤도를 기리며 중심 별의 주위를 도는 천체, 스스로 빛을 내지 못하고 중심 별의 빛을 받아 반사한다) 탄생의 잔해물을 추적하던 중 허블우주망원경으로 이 항성 주위에 해당 물질의 원반을 발견했다. 이후 2008년 칼라스는 소위 이 행성 형성 초기 단계의 원반 안에서 밝은 점을 발견했는데, 이는 처음에는 행성으로 여겨졌다. 그런데, 이번 새로운 연구에 따르면 행성 후보 포말하우트 b(cs1)는 실제로 격렬한 소행성체들 간의 충돌로 인해 휘저어진 먼지 구름이다. 최근 허블의 추가 관측 과정에서 연구진은 cs1과 유사한 또 다른 빛의 점을 발견했고, 이를 'cs2'로 명명했다. 두 잔해 구름은 포말하우트 외곽 먼지 원반의 안쪽 경계 부근에서 서로 가까운 위치에 자리 잡고 있어 과학적 의문을 낳고 있다. 충돌이 무작위로 발생한다면 서로 무관한 위치에서 관측돼야 하지만, 두 사건이 지리적으로 인접해 있다는 점에서 체계적인 원인이 존재할 가능성이 제기된다. 2004년과 2023년에 관측된 현상의 밝기를 통해 관련된 천체들이 지름 약 60km(37마일) 이상이라는 사실이 밝혀졌다. 이는 각각의 천체가 6600만 년 전 지구에 충돌하여 공룡을 비롯한 모든 동식물 종의 75%를 멸종시킨 소행성 칙술루브 충돌체 보다 최소 네 배 이상 크다는 것을 의미한다. 멕시코 유카탄 반도에 있는 칙술루브 충돌구는 직경 약 180km, 깊이 약 20km의 운석 충돌구로 6600만년 전 이 충돌이 공룡을 포함한 생물종의 약 75%를 멸종시킨 K-Pg 대멸종 원인의 정설로 받아들여지고 있다. 더욱 이례적인 점은 충돌 빈도다. 기존 이론에 따르면 이 정도 규모의 충돌은 10만 년에 한 번꼴로 발생하는 것이 일반적이다. 그러나 포말하우트 항성계에서는 불과 20년 사이 두 차례나 관측됐다. 칼라스 교수는 "수천 년에 걸친 행성계의 역사를 빠르게 재생한다면, 이 시스템은 끊임없이 충돌이 일어나는 불꽃처럼 보일 것"이라고 설명했다. 이번 관측은 행성계 진화 연구에도 중요한 단서를 제공한다. 영국 케임브리지대의 마크 와이엇 교수는 "이 관측을 통해 충돌한 미행성의 크기와 개수를 추정할 수 있다"며 "cs1과 cs2를 만든 미행성은 지름 약 60㎞ 규모이며, 포말하우트 항성계에는 이와 유사한 천체가 약 3억 개 존재하는 것으로 추산된다"고 밝혔다. 그는 "이번 관측의 흥미로운 점은 충돌하는 천체의 크기와 원반 내에 존재하는 소행성의 개수를 추정할 수 있다는 것이다. 이는 다른 어떤 방법으로는 얻기가 거의 불가능한 정보"라고 설명했다. 다만 이러한 잔해 구름은 향후 외계 행성 직접 관측에 혼선을 줄 수 있다는 점에서 경고적 의미도 지닌다. cs1과 cs2는 별빛을 반사하는 방식이 실제 행성과 매우 유사해 차세대 우주망원경이 이를 행성으로 오인할 가능성이 있기 때문이다. 칼라스 교수는 "큰 먼지 구름은 수년간 행성처럼 보일 수 있다"며 "이는 반사광 기반 외계 행성 탐사에 중요한 주의점"이라고 지적했다. 연구팀은 향후 3년간 허블망원경으로 cs2의 밝기와 형태, 궤도 변화를 추적할 계획이다. 또한 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 근적외선 카메라(NIRCam)를 활용해 먼지 입자의 크기와 성분, 물 얼음 포함 여부 등을 분석할 예정이다. 가시광선을 관측하는 허블과 적외선을 관측하는 웹망원경의 결합 관측은 포말하우트 항성계의 빠른 진화 과정을 입체적으로 규명하는 데 핵심 역할을 할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 18일자 국제학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다.
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[우주의 속삭임(166)] NASA, 25광년 거리 우주 충돌 첫관측
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[우주의 속삭임(165)] 유로파 얼음 아래 포착된 '거미 지형'⋯외계 생명 단서 될까
- 캡션 NASA JPL의 저온 글러브 박스 안에서 유로파 과립 얼음 모사체에 액체 물을 흘려보내 만들어낸 작은 수지상 "실험실 별". 사진 제공=로렌 맥케온 교수 목성의 위성 유로파(Europa) 표면에서 거대한 거미 모양의 특이 지형이 포착돼 과학자들의 관심을 끌고 있다. 해당 구조는 유로파의 얼음 지각 아래에서 물이 분출하며 형성된 흔적일 가능성이 제기되면서, 외계 생명체 존재 가능성과 직결된 중요한 단서로 주목받고 있다. 아일랜드 연구진을 중심으로 한 국제 행성과학자들은 최근 유로파 표면에서 거미 또는 방사형 별 모양을 닮은 독특한 지형을 분석하고, 이를 '다만 알라(Damhán Alla)'로 명명했다. 아일랜드어로 '거미'를 뜻하는 이 표현은 문학적으로는 '벽의 악령'이라는 의미도 지닌다. 해당 내용에 대해서는 퓨처리즘, 웹사이트 PHYS.org등 다수 외신이 보도했다. 이번 연구와 명명 작업을 이끈 과학자들은 트리니티 칼리지 더블린 졸업생이자 센트럴 플로리다 대학교 물리학과 교수인 로렌 맥키온을 중심으로, 트리니티 칼리지 졸업생인 제니퍼 스컬리 박사, NASA 제트 추진 연구소(JPL), 브라운 대학교, 행성 과학 연구소 소속 연구원들이 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 '행성과학 저널(The Planetary Science Journal)'에 게재됐다. 연구진은 다만 알라와 유사한 지형들이 유로파의 얼음 지각 아래에서 염분을 포함한 물이 대규모로 분출되며 생긴 '빙하성 상처'일 가능성이 크다고 분석했다. 화성의 '거미 지형'은 계절적 드라이아이스 층 아래에서 빠져나오는 가스에 의해 먼지와 모래가 침식될 때 형성되지만, 맥키운 교수 연구팀은 유로파 마난난 크레이터의 '별 모양 지형'이 충돌 이후에 형성되었을 수 있다고 추정했다. 즉, 충돌로 인해 깨진 얼음 사이로 얼음 껍질 내부의 액체 염수가 밀려나와 지구 호수 별과 유사한 패턴을 형성했을 가능성이 있다는 것이다. 논문의 주저자인 로런 맥키온 미국 센트럴플로리다대 물리학 교수는 "이 같은 표면 구조는 얼음 아래에서 어떤 활동이 벌어지고 있는지를 보여주는 중요한 단서"라며 "현재 목성으로 이동 중인 NASA의 유로파 클리퍼 탐사선이 이와 유사한 지형을 추가로 관측한다면, 지표 바로 아래에 염수 웅덩이나 해양이 존재한다는 가설을 더욱 강하게 뒷받침할 수 있을 것"이라고 설명했다. 유로파는 목성의 4대 갈릴레이 위성 가운데 가장 작지만, 두꺼운 얼음층 아래에 염분을 포함한 액체 바다가 존재할 가능성이 높아 태양계 내 외계 생명체 탐사의 최우선 후보로 꼽혀왔다. 다만 알라는 1989년부터 2003년까지 임무를 수행한 NASA의 갈릴레오 탐사선이 유로파를 11차례 근접 비행하는 과정에서 처음 관측됐다. 연구진은 지름 약 1㎞에 이르는 다만 알라를 지구의 '레이크 스타(lake star)' 또는 '아이스 스타(ice star)' 현상과 비교했다. 레이크 스타는 눈 덮인 얼어붙은 호수에서 얼음에 작은 구멍이 생기며 물이 분출돼 방사형 가지 무늬를 형성하는 현상으로, 과학적으로는 '수지상(dendritic) 구조'로 불린다. 연구진은 유로파에서도 유사한 수지상 패턴이 관측된 점에 주목하며, 이는 얼음 지각이 외부 충격 등으로 갈라진 뒤 염분을 포함한 물이 분출됐음을 시사한다고 분석했다. 이는 유로파 표면 바로 아래에 소규모 물 저장층이 존재하거나, 더 깊은 곳에 광범위한 해양이 자리하고 있을 가능성을 뒷받침한다. 맥키온 교수는 "지구의 레이크 스타는 흔하면서도 매우 아름다운 자연 현상"이라며 "이와 유사한 구조가 유로파에서 발견됐다는 사실은, 유로파뿐 아니라 태양계의 다른 얼음 위성들에서 벌어지는 내부 과정을 엿볼 수 있는 창을 열어준다"고 말했다. 유로파의 얼음 지형에 대한 관측은 지금까지 갈릴레오 탐사선이 촬영한 이미지에만 국한되어 있었다. 맥키온 교수 연구팀은 2030년 목성계에 도착 예정인 NASA의 유로파 클리퍼 탐사선이 제공할 고해상도 이미지를 통해 얼음 지형에 대한 더 자세한 연구를 진행할 것으로 기대하고 있다. 이번 연구는 향후 유로파 클리퍼 탐사 결과와 맞물려, 얼음 위성 내부 해양과 외계 생명 가능성에 대한 과학적 이해를 한층 끌어올릴 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: Lauren E. Mc Keown 외, 유로파 마난난 분화구 거미 지형의 지구 유사체로서의 호수별, 행성과학 저널 (2025). DOI: 10.3847/psj/ae18a0
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(165)] 유로파 얼음 아래 포착된 '거미 지형'⋯외계 생명 단서 될까
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[기후의 역습(184)] 2025년, 관측 이래 두 번째로 뜨거운 해⋯지구 평균기온 1.48℃ 상승
- 2025년이 기후 관측 이래 두 번째로 더운 해로 기록될 전망이다. 유럽연합(EU) 산하 코페르니쿠스 기후변화 서비스(C3S)에 따르면, 올해 전 세계 평균기온은 산업화 이전 대비 1.48℃ 상승한 것으로 집계됐다고 뉴사이언티스트가 9일(현지시간) 보도했다. 이는 2024년의 1.6℃에 이어 역대 두 번째로 높은 수준이며, 2023년과 사실상 같은 수치다. 2024년 지구 온난화가 엘니뇨 영향으로 가속화됐다면, 올해는 상대적으로 기온을 낮추는 라니냐 국면에 진입했음에도 불구하고 화석연료 배출이 사상 최고치를 기록하면서 기온 상승 흐름이 꺾이지 않고 있다. 이로 인해 전 세계 곳곳에서 전례 없는 폭풍, 산불, 폭염 등 극한 기상이 잇따랐다. 사만다 버지스 C3S 국장은 "사람과 사회, 생태계에 실제로 타격을 주는 것은 평균 기온이 아니라 극한 기상"이라며 "지구가 더 따뜻해질수록 대기는 더 많은 수증기를 머금게 되고, 그만큼 폭풍과 강우의 위력도 커진다"고 설명했다. 올여름 유럽에서는 폭염으로 인해 1만6500명이 추가로 사망한 것으로 분석됐다. 10월에는 자메이카에 사상 최강 허리케인 '멜리사'가 상륙해 80명 이상이 숨지고, 약 88억 달러(약 12조 원)의 재산 피해가 발생했다. 국제 연구 단체인 '월드 웨더 애트리뷰션(WWA)'은 이 허리케인의 강수량이 기후변화로 16%, 풍속은 7%가량 증폭됐다고 평가했다. 11월에는 스리랑카, 인도네시아, 태국, 말레이시아, 베트남 등 동남아 전역에서 연쇄적인 사이클론과 폭풍이 산사태와 대규모 홍수를 유발해 1600명 넘는 사망자가 발생했다. 극지방의 빙하도 빠른 속도로 줄고 있다. 현재 북극 해빙 면적은 같은 시기 기준 역대 최저 수준이며, 남극 해빙 역시 평년을 크게 밑돌고 있다. C3S는 최근 3년간의 평균 기온이 처음으로 산업화 이전 대비 1.5℃를 초과할 가능성이 크다고 분석했다. 과학자들은 2029년 이전에 장기 평균 기온이 1.5℃를 넘어설 것으로 보고 있으며, 이는 파리협정의 핵심 목표선이 사실상 붕괴될 수 있음을 의미한다. 버지스 국장은 "1.5℃가 절대적인 임계선은 아니지만, 이를 초과할수록 극한 기상은 더욱 빈번하고 강력해진다"며 "기후 시스템의 '임계점(tipping point)'에 점점 더 가까워지고 있다는 점이 가장 큰 문제"라고 경고했다. 실제로 지난 10월 발표된 보고서에서는 열대 산호초의 돌이킬 수 없는 붕괴가 이미 시작됐으며, 아마존 열대우림의 급속한 쇠퇴와 그린란드·서남극 빙상의 붕괴, 남극 해빙 소멸 등 연쇄적 전환점에 인류가 빠르게 접근하고 있다는 분석도 제기됐다.
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- ESGC
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[기후의 역습(184)] 2025년, 관측 이래 두 번째로 뜨거운 해⋯지구 평균기온 1.48℃ 상승
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[퓨처 Eyes(114)] 미·일 "우주 존재의 비밀, '유령 입자'가 쥐고 있다"
- 우리는 왜 존재하는가? 철학적인 질문처럼 들리지만, 이는 현대 물리학이 풀지 못한 가장 거대한 수수께끼 중 하나다. 약 138억 년 전, 우주가 '빅뱅(Big Bang)'으로 처음 탄생했을 때를 상상해 보자. 물리학의 기본 법칙인 '표준모형(Standard Model)'에 따르면, 우주가 시작될 때 물질(Matter)과 그와 반대되는 성질을 가진 반물질(Antimatter)은 정확히 똑같은 양이 만들어졌어야 한다. 물질과 반물질은 만나면 서로를 파괴하며 빛(에너지)으로 변해 사라진다. 이를 '쌍소멸'이라고 한다. 만약 이론대로라면 태초의 우주는 물질과 반물질이 서로 부딪쳐 모조리 사라지고, 텅 빈 공간에 빛만 가득했어야 한다. 별도, 지구도, 우리 인간도 존재할 수 없어야 했다. 하지만 지금 우리는 엄연히 존재한다. 이는 태초에 반물질보다 물질이 아주 조금 더 많이 살아남았다는 증거다. 도대체 무엇이 이 미세한 불균형을 만들어 우리를 존재하게 했을까? 과학자들은 그 답을 '유령 입자'라 불리는 중성미자(Neutrino)에서 찾고 있다. 138억 년 전, 우주를 살린 '반칙' 물리학자들은 이 미스터리를 풀기 위해 자연계의 완벽한 균형이 깨진 순간, 즉 'CP 대칭성 깨짐(CP Violation)'이라는 현상에 주목한다. 쉽게 말해, 자연이 물질과 반물질을 대할 때 미묘하게 '차별 대우'를 했다는 것이다. 최근 전 세계 물리학계가 주목할 만한 연구 결과가 나왔다. 미국의 '노바(NOvA)' 실험팀과 일본의 'T2K' 실험팀이 지난 16년 동안 축적한 데이터를 하나로 합쳐 분석한 것이다. 이들은 각각 미국 페르미 연구소와 일본 J-PARC 가속기에서 중성미자 빔을 쏘아 수백 킬로미터 떨어진 검출기에서 이를 포착해 왔다. 두 거대 실험 그룹의 연합 작전은 마치 흐릿했던 두 장의 사진을 겹쳐 선명한 한 장의 사진을 만드는 것과 같다. 연구팀은 중성미자가 비행하는 동안 성질이 변하는 '진동(Oscillation)' 현상을 역사상 가장 정밀한 수준으로 분석했다. 이 분석은 중성미자와 그 반대인 반중성미자가 서로 다르게 행동하는지, 즉 우주가 물질을 편애한 결정적 증거가 있는지를 확인하는 과정이다. 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 라이언 패터슨 교수는 "이번 통합 분석은 중성미자에서 대칭성 위반이 일어나는지, 만약 그렇다면 그 정도가 얼마나 되는지 밝혀내는 중요한 이정표"라고 설명했다. 딸기맛이 초콜릿맛으로? 기묘한 '변신' 그렇다면 '중성미자'란 도대체 무엇일까? 지금 이 순간에도 당신의 엄지손가락 면적에만 초당 약 100조 개의 중성미자가 지나가고 있다. 하지만 이 입자는 전하(전기적 성질)가 없고 질량이 거의 '0'에 가까월 다른 물질과 거의 반응하지 않는다. 벽도, 지구도, 우리 몸도 그냥 통과해버려 '유령 입자'라는 별명이 붙었다. 이 유령 입자의 가장 기이한 특징은 변신 능력이다. 중성미자는 전자(Electron Neutrino), 뮤온(Muon), 타우(Tau)라는 세 가지 '맛(Flavor)'을 가지고 있다. (물리학자들은 중성미자의 종류를 구별하기 위해 '맛'이라는 재미있는 표현을 쓴다.) 그런데 이 녀석들은 우주 공간을 날아가는 도중에 맛을 바꾼다. 미국 시카고 인근에 있는 에너지부 산하 페르미 국립 가속기 연구소(Fermilab)에서 쏜 '뮤온 중성미자'가 800km 떨어진 미네소타의 검출기에 도착할 때는 '전자 중성미자'로 변해 있는 식이다. 캘리포니아 공과대학은 이를 아주 쉽게 비유했다. "가게에서 딸기맛 아이스크림을 사서 집으로 걸어가는 동안, 아이스크림이 저절로 초콜릿 맛이나 바닐라 맛으로 변하는 것과 같다." 이번 미·일 공동 연구팀은 이 '변신 과정(중성미자 진동)'을 정밀하게 추적해 중성미자의 질량 차이를 2% 오차 범위 내로 좁히는 데 성공했다. 이는 역대 가장 정밀한 측정값이다. 이 정밀한 데이터는 중성미자가 물질과 반물질 사이의 균형을 깬 주범이라는 '심증'을 '물증'으로 바꾸는 데 필수적인 지도 역할을 한다. 교과서와 다른 신호…'새 물리학' 예고 이번 연구가 흥미로운 또 다른 이유는 현재 인류가 알고 있는 물리학의 정석인 '표준모형'을 넘어설 가능성을 보여줬기 때문이다. 표준모형은 우주를 구성하는 기본 입자와 힘을 설명하는 아주 훌륭한 이론이지만, 중력이나 암흑물질을 설명하지 못하는 등 완벽하지 않다. 연구팀은 중성미자의 전하 반경과 '약한 상호작용(Weak Force)' 데이터를 분석하는 과정에서 기묘한 현상을 발견했다. 중성미자의 전하 반경은 표준모형의 예측과 일치했지만, 약한 상호작용의 결합 변수들이 예상과는 다르게 뒤바뀐 듯한 패턴을 보인 것이다. 이탈리아 국립 핵물리 연구소의 프란체스카 도르데이 박사는 "아직 단정하기는 이르지만, 이는 표준모형 너머의 새로운 물리학(New Physics)이 존재할 수 있음을 암시하는 흥미로운 신호"라고 밝혔다. 이는 마치 완벽해 보이던 퍼즐 조각 중 하나가 기존의 그림과는 맞지 않는 모양을 하고 있는 것과 같다. 과학자들은 이 어긋난 조각이 우리가 아직 알지 못하는 미지의 우주 법칙, 혹은 암흑물질의 비밀을 푸는 열쇠가 될 수 있다고 기대하고 있다. 지하 1km 실험실의 '유령 사냥' 중성미자 연구는 이제 막 걸음마를 뗐을 뿐이다. 과학자들은 더 확실한 증거를 찾기 위해 차세대 실험을 준비 중이다. 미국은 거대 심층 지하 중성미자 실험인 'DUNE'을, 일본은 기존보다 훨씬 거대한 '하이퍼 카미오칸데(Hyper-Kamiokande)'를 건설하고 있다. 이 시설들이 2028년경 본격 가동되면, 우리는 중성미자가 물질과 반물질을 차별하는 결정적 순간을 포착할 수 있을지도 모른다. 독일 막스플랑크 연구소에 따르면, 우리가 눈으로 보고 만질 수 있는 물질은 우주 전체의 5%에 불과하다. 나머지 95%는 정체를 알 수 없는 암흑물질과 암흑에너지다. 중성미자는 이 95%의 미지 세계와 우리를 연결해 줄 유일한 통로일 수 있다. 138억 년 전, 우주가 한 줌의 빛으로 사라지지 않고 별과 은하, 그리고 당신을 만들어낸 그 기적 같은 '우연'의 비밀. 인류는 이제 그 비밀을 쥔 '유령'의 꼬리를 잡기 위해 지하 깊은 곳 거대 실험실에서 우주의 가장 작은 입자와 숨바꼭질을 하고 있다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(114)] 미·일 "우주 존재의 비밀, '유령 입자'가 쥐고 있다"
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[우주의 속삭임(161)] 소행성 베누 시료서 생명 핵심 성분 검출⋯NASA, 태양계 기원 새 단서 확보
- 미국 항공우주국(나사·NASA)은 2일(현지시간) 소행성 베누(Bennu)에서 채취한 시료 분석을 통해 생명 기원의 핵심 단서가 될 수 있는 당류와 미지의 유기 고분자 물질, 그리고 초신성 기원의 성간 먼지가 대량으로 포함돼 있다는 사실을 새롭게 확인했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)와 네이처 아스트로노미(Nature Astronomy)에 3편의 논문으로 동시에 공개됐다. NASA의 소행성 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 지구로 전달한 베누 시료에서는 생명체에 필수적인 당 성분인 리보스(ribose)와 포도당(glucose)이 검출됐다. 일본 도호쿠대 후루카와 요시히로 교수 연구진은 5탄당 리보스와 함께, 외계 물질에서 처음으로 6탄당 포도당이 발견됐다고 밝혔다. 이들 당류는 생명 존재 자체를 의미하지는 않지만, DNA와 RNA, 단백질 형성의 기본 요소가 태양계 전반에 광범위하게 존재했음을 시사하는 결정적 증거로 평가된다. 리보스는 RNA의 핵심 구성 성분으로, 정보 전달과 생화학 반응을 담당하는 분자의 골격을 이룬다. 앞서 DNA와 RNA를 구성하는 5종의 핵염기와 인산염이 이미 베누 시료에서 확인된 가운데, 이번 리보스 검출로 RNA를 형성하는 모든 기본 요소가 베누에 존재했다는 사실이 입증됐다. 연구진은 베누 시료에서 디옥시리보스가 발견되지 않은 점에 주목하며, 초기 태양계 환경에서는 DNA보다 RNA가 생명 기원의 핵심 분자로 작용했을 가능성이 크다는 'RNA 월드(RNA World)' 가설을 뒷받침한다고 설명했다. 또 베누 시료에서는 생명체의 주요 에너지원으로 사용되는 포도당도 확인됐다. 이는 현재의 생명체 에너지 대사에 필수적인 물질이 생명 탄생 이전의 태양계 환경에도 이미 존재했음을 의미한다. 두 번째 논문에서는 베누 시료에서 지금까지 한 번도 보고된 적 없는 '껌(gum)'과 유사한 고분자 유기물질이 발견됐다는 사실이 공개됐다. 미국 NASA 에임스연구센터의 스콧 샌퍼드 박사와 UC버클리의 잭 게인스포스 박사가 주도한 이 연구에 따르면, 해당 물질은 질소와 산소가 풍부한 고분자 구조를 지닌 유기물로, 초기 태양계에서 베누의 모천체가 가열되는 과정에서 형성된 것으로 추정된다. 이 물질은 한때 부드럽고 유연했으나 현재는 굳어진 상태로, 얼음과 광물 입자 표면에 층층이 침착돼 있었다. 연구진은 이 유기물이 생명 발생에 필요한 화학 반응의 전구 물질 역할을 했을 가능성에 주목하고 있다. 샌퍼드 박사는 "이 물질은 태양계 형성 초기, 극히 이른 시점에 일어난 물질 변화의 흔적으로 보인다"며 "말 그대로 '시작의 시작'에 해당하는 사건을 보여준다"고 설명했다. 전자현미경과 X선 분광 분석 결과, 이 물질은 지구의 폴리우레탄과 유사한 화학 구조를 일부 지닌 것으로 나타났다. 다만 일정한 규칙성을 갖는 인공 고분자와 달리, 베누의 유기물은 불규칙적이고 복합적인 결합 구조를 띠는 것으로 확인됐다. 연구진은 이를 '우주 플라스틱(space plastic)'에 비견하며, 향후 추가 분석을 통해 보다 정밀한 화학적 기원을 규명할 계획이다. 세 번째 논문에서는 베누 시료에서 태양계 형성 이전 별에서 생성된 '성간 입자(presolar grains)'가 다량 포함돼 있다는 점이 새롭게 밝혀졌다. NASA 존슨우주센터의 응우옌 앤 박사 연구팀은 베누 시료에서 초신성 폭발로 만들어진 먼지의 비율이 기존에 분석된 어떤 우주 암석보다 최대 6배 이상 높다고 보고했다. 이는 베누의 모천체가 초신성 잔해가 특히 풍부한 원시 원반 영역에서 형성됐음을 시사한다. 동시에 베누의 모천체는 과거 물에 의한 광범위한 변질 작용을 겪었음에도 불구하고, 일부 영역에서는 초기 상태가 거의 보존된 성간 물질과 유기물이 함께 남아 있었던 것으로 확인됐다. 응우옌 박사는 "수용성 변질에 쉽게 파괴되는 성간 규산염과 유기물이 동시에 보존됐다는 점은 매우 이례적"이라며 "베누의 시료가 태양계 형성 당시 물질의 다양성을 고스란히 보여준다"고 강조했다. 이번 연구는 태양계 초기 물질 순환, 생명 기원 물질의 우주적 분포, 그리고 생명 탄생의 조건을 입체적으로 재구성할 수 있는 결정적 단서를 제공했다는 평가를 받는다. NASA는 베누 시료 분석이 향후 다른 천체 탐사와 외계 생명 탐색 연구의 과학적 기준점이 될 것으로 기대하고 있다. 오시리스-렉스 임무는 NASA 고다드우주비행센터가 총괄 관리했으며, 애리조나대가 과학을 주도했다. 우주선 제작과 운용은 록히드마틴이 맡았고, 항법은 고다드와 키네틱스 에어로스페이스가 담당했다. 시료 보관·분석은 NASA 존슨우주센터에서 이뤄지고 있으며, 캐나다우주국(CSA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등 국제 협력도 함께 진행되고 있다.
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[우주의 속삭임(161)] 소행성 베누 시료서 생명 핵심 성분 검출⋯NASA, 태양계 기원 새 단서 확보
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[신소재 신기술(210)] "세균의 언어 해독"⋯잇몸병 막는 새 치료법 제시
- 과학자들이 구강 내 세균이 서로 정보를 주고받는 '화학적 대화'를 차단함으로써, 플라크(치석) 형성을 억제하고 잇몸병을 예방할 수 있는 가능성을 제시했다. 이는 항생제 남용으로 내성 세균이 확산되는 가운데, 세균의 '행동'을 바꾸는 새로운 치료 접근법으로 주목받고 있다. 미국 미네소타대학교 생명과학대학 및 치의학대학 공동연구팀은 구강 내 세균이 사용하는 통신 체계를 규명하고 이를 조절해 플라크 생성을 억제할 수 있는 방법을 밝혀냈다. 연구 결과는 국제 학술지 NPJ 바이오필름스 앤드 마이크로바이옴스(NPJ Biofilms and Microbiomes) 최신호(2025년 11월 17일자)에 게재됐다. 연구진은 구강 세균들이 '쿼럼 센싱(quorum sensing)'이라 불리는 화학 신호를 통해 서로 정보를 교환한다는 사실에 주목했다. 이들은 'N-아실 호모세린 락톤(N-acyl homoserine lactones, AHLs)'이라는 신호 분자를 이용해 군집 내 행동을 조정하는데, 이 과정이 구강 질환과 밀접히 연관되어 있다. 미네소타대 연구팀은 플라크가 형성되는 환경에서 AHL 신호가 산소가 풍부한 잇몸 위쪽에서 방출되며, 이 신호가 산소가 부족한 잇몸 아래 세균에게도 전달된다는 사실을 확인했다. 연구이 락토네이스(lactonase)라는 효소를 사용해 이러한 AHL 신호를 제거하자, 건강한 구강 상태와 연관된 세균이 우세하게 번식하는 변화를 관찰했다. 미카엘 엘리아스(Mikael Elias) 생명과학대학 부교수는 "플라크는 마치 숲의 생태계처럼 순차적으로 형성된다"며 "스트렙토코커스(Streptococcus)나 악티노마이세스(Actinomyces) 같은 초기 정착 세균은 대체로 무해하지만, 포르피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis) 등 후기 정착 세균은 잇몸병을 유발한다"고 설명했다. 그는 "세균 간 화학적 신호를 차단함으로써, 플라크를 질병 이전의 건강한 상태로 되돌릴 수 있다"고 덧붙였다. 주저자인 라케시 식다르(Rakesh Sikdar)는 "산소의 유무가 세균 생태계의 균형을 완전히 바꾼다"며 "산소가 있는 조건에서는 AHL 신호를 차단할 경우 건강한 세균이 늘었지만, 무산소 환경에서는 오히려 질병 관련 세균의 성장이 촉진됐다"고 밝혔다. 그는 "잇몸 위와 아래의 환경에서 쿼럼 센싱이 전혀 다르게 작용한다는 점은 향후 잇몸병 치료 접근법에 중대한 시사점을 준다"고 말했다. 연구팀은 향후 구강 내 다양한 부위와 치주질환 단계별로 세균 간 신호 체계를 비교 분석할 계획이다. 엘리아스 교수는 "세균 군집이 어떻게 조직되고 소통하는지를 이해하면, 모든 세균을 없애는 대신 균형 잡힌 미생물 환경을 유지하는 방식으로 치주질환을 예방할 수 있을 것"이라고 강조했다. 이번 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 지원으로 수행됐으며, 향후 장내 미생물 불균형이나 특정 암 등 미생물 관련 질환에도 응용 가능성이 제시됐다. 과학자들은 이번 발견이 "세균을 파괴하는 대신, 그들의 대화를 '해킹'해 질병을 통제하는 새로운 치료 패러다임"의 서막이 될 수 있다고 평가하고 있다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(210)] "세균의 언어 해독"⋯잇몸병 막는 새 치료법 제시
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[우주의 속삭임(160)] "달에서 자라는 첫 식물"⋯우주 농업, 인류 생존의 실험실로
- 인류가 달이나 화성 등 우주에서 직접 식물을 재배하며 생존할 날이 현실로 다가오고 있다. 호주 멜버른대학교 연구진이 주도하고 미 항공우주국(나사·NASA) 등 7개 우주기관이 참여한 국제 공동연구팀이 달과 화성에서의 장기적 인간 거주를 위한 식물 생명유지 기술의 청사진을 제시했다고 웹사이트 Phys.org가 27일(현지시간) 전했다. 이 연구는 NASA의 아르테미스(Artemis) 달 탐사 프로그램과 호주 연구위원회 산하 '플랜츠 포 스페이스(P4S, 2024~2030)' 프로젝트의 일환으로 수행됐다. 해당 내용은 국제 학술지 뉴 파이톨로지스트(New Phytologist) 최신호에 게재됐다. [미니해설] "우주 농업은 인류 생존의 실험실" 인류의 우주 탐사는 더 이상 로켓과 금속 구조물만의 영역이 아니다. 이제 우주 개척의 핵심은 '식물'이다. 호주 멜버른대학교가 이끄는 국제 연구팀은 NASA, 유럽우주국(ESA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등 7개 우주기관과 손잡고 달과 화성에서 인류가 장기간 생존하기 위한 '식물 기반 생명유지시스템(BLSS)' 개발 로드맵을 발표했다. "식물은 우주 속 인간의 생명선" 연구진은 이번 논문에서, 단순히 식량을 재배하는 수준을 넘어 식물이 인간 생명유지의 전 과정을 담당하는 생태적 인프라로서의 역할을 수행해야 한다고 강조했다. 식물은 산소를 공급하고, 물을 정화하며, 폐기물을 재활용하고, 의약품과 바이오소재를 생산하며, 우주인들의 심리적 안정까지 돕는 '다기능 생명체'이기 때문이다. 멜버른대 디지털농업·식품·와인(DAFW) 연구그룹의 루크 포운틴(Luke Fountain) 박사는 "우주에서 식물을 기르는 일은 단순한 농업이 아니라, 지구 밖 인류 문명의 지속가능성을 실험하는 과정"이라고 설명했다. BLSS 지수 도입…"우주 작물의 생명유지 기여도 평가" 이번 연구의 핵심은 NASA의 작물 평가 체계를 확장한 'BLSS 준비 수준(Bioregenerative Life Support System Readiness Level)' 개념이다. 이는 식물이 우주 거주지 내에서 공기·물·영양분 재활용 기능을 얼마나 효율적으로 수행하는지 평가하는 지표로, 향후 달·화성 기지 설계의 기준으로 활용될 예정이다. 연구진은 "우주에서의 식물은 단순한 '식량'이 아니라 생명유지의 축"이라며 "이 시스템이 완성되면 인간은 자급자족 가능한 우주 생태계를 구축할 수 있게 된다"고 밝혔다. 중력 없는 공간, 식물 생존의 난제 그러나 우주 농업은 결코 쉽지 않다. 미세중력 상태에서는 수분과 영양분의 흐름이 지연되며, 대류 현상이 거의 일어나지 않아 열전달과 공기 순환이 제대로 이루어지지 않는다. 이로 인해 뿌리 발달이 저해되고 생육 속도가 크게 떨어진다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 식물이 중력 자극에 어떻게 반응하는지(Gravitropism) 를 분석하고, 미세·부분 중력 환경에서도 최적의 성장 조건을 모사하는 실험을 지속하고 있다. 2027년, "달에서 첫 식물 자란다" NASA는 오는 2027년 아르테미스 III(Artemis III) 임무에서 'LEAF(Lunar Effect on Agricultural Flora)' 실험을 실시해, 달 표면의 온도·방사선·중력 조건에서 세 가지 속성의 식물을 재배할 예정이다. 일주일간의 실험이 끝나면 약 500g의 식물 샘플이 지구로 귀환해, 호주 P4S 연구진이 유전자 발현 및 방사선 반응을 분석한다. 포운틴 박사는 "이는 인류가 달에서 생명체를 재배하는 최초의 역사적 순간이 될 것"이라며 "달·화성 기지 내 생태계 구축의 첫 발걸음"이라고 평가했다. AI와 '디지털 트윈'이 만드는 미래의 우주 농장 연구진은 오믹스(omics) 기술과 인공지능(AI)을 결합해 식물의 '디지털 트윈(Digital Twin)'을 구축하고 있다. 이는 실제 식물의 생리적 반응과 우주인의 감각적 피드백을 동시에 모사해, 식물의 성장과 식품 품질을 실시간으로 최적화하는 시스템이다. 이 기술은 우주인의 미각 피로(Menu Fatigue)를 완화하고, 장기 임무 중 심리적 만족도를 유지하는 데도 활용될 전망이다. "우주 연구, 지구의 지속가능 농업으로 이어진다" 이번 프로젝트의 궁극적 목표는 우주 생존에 머무르지 않는다. 연구진은 "극한 환경에서의 식물 재배 경험은 지구의 사막화 지역, 극지, 기후 위기 지역에서의 농업 혁신으로 직결될 것"이라고 설명했다. 기후변화로 인한 식량난과 환경오염 문제를 해결하는 데에도 이 연구가 응용될 수 있다는 것이다. 포운틴 박사는 "식물은 인류의 가장 오래된 동반자이자, 우리가 다른 행성으로 나아가기 위한 가장 확실한 희망"이라며 "지구와 우주를 잇는 '생명의 연결고리' 역할을 하게 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(160)] "달에서 자라는 첫 식물"⋯우주 농업, 인류 생존의 실험실로
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[우주의 속삭임(159)] NASA "화성 남극 지하, 물 아닌 암석층"⋯'지하호수설' 6년 만에 반전
- 화성 남극에 지하 호수가 존재하지 않을수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 미 항공우주국(나사·NASA)은 25일(현지시간) 화성 정찰궤도선(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO)이 화성 남극의 두꺼운 얼음층 아래에서 포착된 미스터리 신호를 재분석한 결과, 그동안 '지하 호수'로 추정됐던 지역이 실제로는 암석과 먼지층일 가능성이 더 높다고 밝혔다. 이 연구는 MRO의 샬로 레이더(Shallow Radar·SHARAD) 자료를 기반으로, 기존보다 향상된 탐지 기법을 적용해 수행됐다. 연구결과는 11월 17일 국제 학술지 지구물리연구레터(Geophysical Research Letters) 에 게재됐다. NASA가 다시 들여다본 화성 남극의 얼음 밑 신호가 과학계의 오랜 논쟁에 새로운 전환점을 던졌다. 2018년 유럽우주국(ESA)의 '마스 익스프레스(Mars Express)' 탐사선이 화성 남극의 얼음층(두께 약 1.5㎞) 아래에서 '밝은 레이더 반사 신호'를 포착했을 때, 과학자들은 "화성 지하에 액체 상태의 호수가 존재할 수 있다”고 해석했다. 이는 화성의 생명체 존재 가능성과 직결된 중대한 단서로 받아들여졌다. 하지만 최근 NASA의 화성 정찰궤도선(MRO)이 같은 지역을 정밀 관측한 결과, 이 신호가 지하수나 염호(鹽湖)가 아닌 암석과 먼지층일 가능성이 크다는 분석이 나왔다. 이번 연구는 MRO의 '샬로 레이더(SHARAD)' 장비를 이용해 수행됐다. 연구팀을 이끈 개러스 모건(Gareth Morgan)과 탄 푸치히(Than Putzig) 박사는 NASA 제트추진연구소(JPL) 및 플래너터리사이언스연구소(PSI) 소속 과학자들로, 기존보다 탐지 능력을 강화한 '대형 롤 기법(Very Large Roll)'을 적용했다. 이 기법은 궤도선을 최대 120도 회전시켜 레이더 신호의 투과력을 높이는 방식이다. 그 결과 기존보다 깊은 지층에서 신호를 수집할 수 있었고, 과거 탐사 때와 달리 반사 강도가 약한 신호가 포착됐다. 이는 지하수보다는 비교적 건조한 고체층일 가능성을 시사한다. 연구진은 "20㎞에 달하는 해당 지역을 여러 차례 관측했지만, 액체 물에서 기대되는 강한 반사 신호는 확인되지 않았다"며 "MARSIS(ESA의 레이더 장비)가 관측한 밝은 신호는 오히려 매끄러운 용암류나 특이한 광물층일 수 있다"고 밝혔다. 모건 박사는 "2018년의 '호수 가설'은 매우 창의적이고 자극적인 연구를 촉발했으며, 이는 과학의 본질적인 발전 과정이었다"며 "그러나 이번 데이터는 액체 상태의 물이 존재한다는 주장을 뒷받침하기 어렵게 만든다"고 설명했다. NASA의 이와 같은 결론은 화성 남극의 지질 구조에 대한 새로운 이해를 제공한다. 남극의 두꺼운 얼음층 아래는 과거 화산 활동이나 운석 충돌로 형성된 크고 작은 분지들이 존재한다. 일부 지역에서는 매끄럽고 평평한 지형이 관측되는데, 이런 곳이 강한 레이더 반사 신호를 만들어낼 수 있다는 것이다. 연구진은 향후 이 대형 롤 기법을 활용해 화성의 다른 지역, 특히 '메두사 포시( Medusae Fossae )' 지역을 정밀 탐사할 계획이다. 이곳은 적도 부근에 위치한 광범위한 퇴적지형으로, 일부 과학자들은 화산재로 구성됐다고 추정하는 반면, 다른 이들은 얼음층이 포함돼 있을 가능성도 제기하고 있다. 푸치히 박사는 "만약 메두사 포시 지층 내에 얼음이 존재한다면, 이는 화성 적도 지역의 대규모 수자원 잠재력을 의미한다"며 "인간 탐사대가 화성에 거주하려면 태양광이 풍부하고 온도가 비교적 높은 적도 지역이 유리하다"고 설명했다. NASA 제트추진연구소(JPL)는 이번 연구를 통해 MRO의 탐사 능력을 한층 확장했다고 평가했다. MRO는 2006년 발사된 이래 화성의 표면과 지하구조, 대기 등을 지속적으로 관측하며, 현재까지 20만 장이 넘는 고해상도 이미지를 지구로 전송해왔다. MRO에 탑재된 SHARAD 레이더는 이탈리아우주국(ASI)이 제공한 장비로, 수 km 깊이의 지하구조를 탐사할 수 있다. 이번 연구에서 활용된 120도 롤 기동은 탐사선의 안전성과 연료 소모를 면밀히 계산해야 하는 고난도 조작으로, 록히드마틴 스페이스와 NASA 엔지니어들이 긴밀히 협력해 구현했다. 이번 관측으로 '지하호수설'은 설득력을 잃었지만, 연구진은 이번 성과가 향후 인류의 화성 탐사와 자원 탐색 기술 발전에 밑거름이 될 것이라고 강조했다. 푸치히 박사는 "이번 결과는 단지 '호수가 아니다'라는 결론이 아니라, 향후 화성의 지하 얼음과 수자원을 탐사하는 데 활용될 새로운 방법론을 제시했다는 점에서 중요하다"고 말했다.
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[우주의 속삭임(159)] NASA "화성 남극 지하, 물 아닌 암석층"⋯'지하호수설' 6년 만에 반전
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트럼프 대통령, AI 경쟁 주도권 확보 '제네시스 미션' 서명
- 도널드 트럼프 미국 대통령이 24일 인공지능(AI) 패권 경쟁에서 주도권을 확보하기 위한 '제네시스 미션(Genesis Mission)' 행정명령에 서명했다. 미국 에너지부 주도로 민간과 학계가 힘을 합쳐 에너지, 과학, 의료 등 각 분야에서 AI를 통한 혁신을 극대화하자는 취지다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 백악관은 제네시스 미션을 제2차 세계대전 당시 최고 과학자들이 비밀리에 원자폭탄을 개발한 '맨해튼 프로젝트', 인간을 세계 최초로 달에 보낸 미 항공우주국(NASA)의 '아폴로 우주 프로그램'과 비견되는 대규모 사업이라고 강조했다. 엔비디아, 아마존, 델, HP, AMD 등 미국 대표 정보기술(IT) 기업이 적극 참여하며 이들 빅테크의 기술력과 자본 투자가 사업의 성공 가능성을 높일 것이라는 기대가 나온다. 트럼프 대통령은 이날 "우리가 맞닥뜨린 과학적 도전은 '맨해튼 프로젝트'에 버금가는 국가적 노력이 필요하다. 국립연구소, 대학, 민간기업의 과학자들이 협력해 국가 전체의 연구개발 역량을 극대화하겠다"고 강조했다. 이에 따라 에너지부는 산하 국립연구소들의 슈퍼컴퓨터와 연방정부의 각종 데이터를 민간 과학자와 기술자가 AI 연구용으로 쓸 수 있는 플랫폼을 구축하기로 했다. 크리스 라이트 에너지장관은 "이 사업의 궁극적인 목표는 일자리 창출을 포함해 미 국민의 삶을 개선하는 것"이라며 더 많은 에너지를 공급하고 전력망을 효율화하며 에너지 가격 상승세를 떨어뜨리기를 기대하고 있다고 강조했다. 이번 행정명령은 60일 안에 에너지부가 국가 난제를 최소 20개 이상 선정하도록 규정했다. 바이오테크, 핵융합, 핵분열, 반도체, 양자 컴퓨팅 등이 포함될 것으로 보인다. 민간 주도의 AI 혁신을 위해 정부가 과도하게 간섭하지 말라는 내용도 담겼다. 이에 세계 최대 전자상거래 업체 아마존 또한 연방정부의 AI와 슈퍼컴퓨터 인프라 사업에 최대 500억 달러(약 73조7000억 원)를 투자하기로 했다. 마이클 크라치오스 백악관 과학기술정책실(OSTP) 실장은 "제네시스 미션은 단백질 접힘부터 핵융합 플라스마 역학에 이르기까지 모든 분야의 실험 자동화, 설계, 시뮬레이션 가속화, 예측 모델 생성 등의 기능을 수행할 것"이라며 "과학자들이 가설을 검증하고 진전을 이루는 기간이 수년에서 수일 또는 수 시간으로 단축될 것이고, 현재는 불가능한 돌파구를 마련하게 될 것"이라고 했다.
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트럼프 대통령, AI 경쟁 주도권 확보 '제네시스 미션' 서명
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[우주의 속삭임(158)] 화성 탐사로버, '기이한 금속 암석' 발견⋯화성 기원 아닌 운석 가능성
- 미국항공우주국(NASA)의 화성 탐사로버 '퍼시비어런스(Perseverance)'가 화성 표면에서 특이한 모양의 암석을 발견했다. 분석 결과, 이 암석은 화성에서 형성된 것이 아닌 외부에서 떨어진 운석일 가능성이 높은 것으로 나타났다. 최근 NASA는 퍼시비어런스가 화성 제제로(Jezero) 분화구 내 '베르노덴(Vernodden)' 지역을 탐사하던 중 철-니켈을 함유한 독특한 형태의 암석을 발견했다고 밝혔다. 과학자들은 이 암석에 '피프삭슬라(Phippsaksla)'라는 이름을 붙였다. 길이 약 80㎝(약 31인치)의 이 암석은 주변의 평평하고 파편화된 암석들과 달리 표면이 울퉁불퉁하고 돌출된 형태를 띠고 있었다. 퍼듀대학교 행성과학연구소의 지구화학자 캔디스 베드퍼드(Candice Bedford)는 "피프삭슬라는 철과 니켈 함량이 매우 높은데, 이는 일반적인 화성 암석에서는 보기 드문 성분 조합"이라며 "태양계의 다른 지역에서 형성돼 화성에 충돌한 운석일 가능성이 높다"고 설명했다. 베드퍼드 박사는 "퍼시비어런스가 지금까지 다양한 암석을 조사했지만 모두 화성 기원의 암석이었다"며 "제제로 분화구에서 철-니켈계 운석이 발견된 것은 이번이 처음"이라고 밝혔다. 앞서 NASA의 탐사로버 스피릿(Spirit), 오퍼튜니티(Opportunity), 큐리오시티(Curiosity)도 각기 다른 시기에 화성에서 운석을 발견한 바 있다. 큐리오시티 로버는 2014년 역 1m너비의 '레바논' 운석과 2023년 '카카오' 운석을 포함해 게일 크레이터 인근에서 철-니켈 운석을 다수 발견했다. 이번 발견은 지난 9월 19일, 퍼시비어런스 임무 1629번째 화성일(Sol, 솔)에 이루어졌지만, 미국 정부의 셧다운 여파로 발표가 지연돼 최근에서야 공개됐다. 퍼시비어런스는 2021년 2월 착륙 이후 화성의 고대 생명체 흔적을 찾기 위해 암석을 수집·분석해 왔다. 라이브사이언스에 따르면 운석이 화성 표면에 남아 있을 수 있다는 점은 행성 간 물질 이동과 태양계 형성 과정을 이해하는 데 중요한 단서가 된다. 지구에서는 반대로 화성 기원의 운석이 발견되기도 한다. 현재까지 약 200개의 화성 운석이 지구에서 채집됐으며, 대부분은 대규모 충돌로 화성에서 방출된 암석이 수천 년 동안 우주를 떠돌다 낙하한 것으로 추정된다. 지난해 7월에는 2023년 사하라 사막에 떨어진 24.5㎏짜리 화성 운석 'NWA 16788'이 경매에서 530만 달러(약 70억 원)에 낙찰돼 화성 기원 운석 중 최고가 기록을 세운 바 있다. NASA 과학자들은 "피프삭슬라의 발견은 화성 지질사뿐 아니라 태양계 내 물질 순환 과정을 새롭게 조명할 기회가 될 것"이라며 "운석의 연대와 구성 성분을 정밀 분석해 태양계 초기의 환경을 추정할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
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[우주의 속삭임(158)] 화성 탐사로버, '기이한 금속 암석' 발견⋯화성 기원 아닌 운석 가능성
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[퓨처 Eyes(111)] "잠은 '추락'이다"⋯뇌, 스위치 꺼지듯 4.5분전 '급강하'
- 우리는 흔히 '잠에 빠진다(fall asleep)'고 말한다. 이 표현은 단순한 비유를 넘어, 뇌 과학적 진실에 가장 가까운 묘사로 밝혀졌다. 인간의 뇌는 서서히 잠드는 것이 아니라, 특정 '결정적 순간(Tipping Point)'을 기점으로 마치 스위치가 꺼지듯 급격하게 수면 상태로 전환되는 것으로 나타났다. 더 나아가, 이 '마스터 스위치'가 내려간 뒤에도 뇌 전체가 동시에 잠드는 것이 아니라, 고차원적 인지 영역이 먼저 잠들고 감각 영역은 한동안 활성 상태를 유지하는 '순차적 종료' 과정이 일어난다는 사실도 규명됐다. 수면의 '시기(When)'와 '방식(How)'이라는 거대한 퍼즐을 동시에 풀어낸 두 편의 핵심 연구가 국제 학술지 '네이처 뉴로사이언스'와 '네이처 커뮤니케이션스'에 연이어 발표되며, 수면 과학의 기존 패러다임을 뒤흔들고 있다. 100°C에서 물이 끓듯…英 ICL "수면은 점진 아닌 '분기점'" 가장 먼저 수면의 '시기'에 대한 통념을 깬 것은 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL)과 서리 대학 공동 연구팀이다. 연구팀은 1000명이 넘는 자원자의 뇌 스캔 데이터를 분석, 잠들기 약 4.5분 전에 뇌 전기 활동이 급격하게 변하는 '티핑 포인트'를 발견했다. 연구를 이끈 니르 그로스만 ICL 신경과학자는 "수면은 점진적 과정이 아니라, 실시간 예측이 가능한 '분기(bifurcation)'라는 사실을 발견했다"고 밝혔다. '분기'는 수학 용어로, 점진적인 변화가 쌓이다가 특정 지점에서 완전히 다른 상태로 급격히 변하는 현상을 뜻한다. 마치 99°C까지 서서히 온도가 오르던 물이 100°C에서 격렬하게 끓기 시작하는 것과 같다. 지금까지 수면 과학계가 조명 스위치를 서서히 줄이는 '디머(dimmer)' 방식으로 수면을 이해했다면, ICL의 연구는 수면이 '온/오프 스위치'에 가깝다는 것을 증명한 셈이다. 연구팀은 뇌전도(EEG)가 포착한 47개의 뇌 활동 특징을 수학적 공간으로 변환하는 모델을 개발했다. 이 모델로 '수면 거리(sleep distance)', 즉 뇌가 수면에 얼마나 가까워졌는지를 추적했다. 그 궤적은 "마치 공이 가파른 경사면을 굴러 절벽으로 떨어지는" 모습과 정확히 일치했다. 이 모델의 예측 정확도는 놀라운 수준이다. 단 하룻밤의 뇌 활동 기록만으로 향후 수면 시간을 95% 정확도로 예측했으며, '추락'의 순간인 티핑 포인트 오차는 평균 49초에 불과했다. 그로스만 박사는 "매 순간 잠들기까지 얼마나 남았는지 전례 없는 정밀도로 파악할 수 있게 됐다"고 강조했다. 30년 통념 깬 '49초 예측'…졸음운전 경고 현실화 ICL의 발견이 중요한 이유는 수십 년간 수면 연구의 기반이었던 고전적 모델의 한계를 극복했기 때문이다. 1990년대 초 일본 연구자들이 제시한 9단계 EEG 패턴 모델은, 잠드는 과정을 순차적 전환으로 설명했지만 사람마다 편차가 크고 측정이 어려워 실제 불면증 치료나 응용 기술 개발에 큰 도움을 주지 못했다. 하지만 '49초 예측' 모델은 즉각적인 활용이 가능하다. 가장 기대되는 분야는 '졸음운전 방지'다. 운전자의 뇌가 위험한 '티핑 포인트'에 근접하기 수십 초 전에 강력한 경고를 보내는 시스템 개발이 현실화될 수 있다. 또한 불면증이나 주간 졸음증 환자의 상태를 정밀 진단하고, 수술실에서의 마취 모니터링 정밀도를 높이는 데도 결정적 역할을 할 전망이다. 美 하버드 "뇌는 '순차 소등'…인지 영역 먼저 잠든다" ICL이 '언제' 잠드는지의 비밀을 풀었다면, 미국 하버드 의대 및 매스 제너럴 브리검(MGB) 병원 연구팀은 '어떻게' 잠드는지의 청사진을 제시했다. 뇌는 '일괄 소등'되지 않았다. 연구팀은 EEG-PET-fMRI라는 최신 영상 기법을 총동원해, 뇌의 신경 활동, 혈류, 그리고 에너지원인 포도당 대사를 동시에 추적했다. 그 결과, '티핑 포인트'를 지나 잠에 빠져들 때 뇌 영역별로 뚜렷한 시간차가 발생했다. 뇌를 하나의 거대한 '사무실 빌딩'에 비유할 수 있다. 먼저, 고차원적 사고와 기억을 담당하는 '기본 모드 네트워크(DMN)', 즉 '임원실'과 '기획실'의 불(포도당 대사)이 먼저 꺼졌다. 이 영역은 수면 중 강력하게 억제됐다. 하지만 감각과 운동을 담당하는 영역, 즉 '중앙 보안실'이나 '전력 공급실'은 달랐다. 이 영역들은 대사적으로 활발한 상태를 유지하며 오히려 더 강한 혈류 변동을 보였다. 뇌의 대부분이 휴식에 들어간 뒤에도, 외부 자극을 감지하는 최소한의 '경계 근무'는 계속되는 셈이다. 알람 소리 듣는 이유…'보안실'은 켜져 있었다 이러한 '순차 소등' 메커니즘은 우리가 깊은 잠에 빠진 것처럼 보여도, 화재경보기 소리나 아이의 울음소리 같은 중요한 자극에 반응해 깨어날 수 있는 이유를 명확히 설명한다. '보안실'의 전원이 켜져 있기 때문이다. 연구를 이끈 징위안 첸 교수는 "다른 뇌 영역이 다른 시간에 잠든다는 것이 핵심"이라며 "감각 영역이 활성을 유지하는 패턴이 뇌의 보호 기능을 수행할 수 있다"고 설명했다. 두 연구를 종합하면, 인간의 수면은 뇌 전체의 단순한 '셧다운(일시 정지)'이 아니다. ICL이 발견한 '마스터 스위치(티핑 포인트)'가 내려가면, 하버드팀이 밝혀낸 '설계도'에 따라 인지 영역(임원실)의 전원이 먼저 차단되고, 감각 영역(보안실)은 최소한의 경계를 유지하는 고도로 정교한 '단계적 프로세스'다. 물론 이번 연구들은 실험실 환경(소음, 부분적 수면 부족)이라는 한계가 있지만, 건강한 수면의 '청사진'을 제공했다는 평가를 받는다. 연구팀은 향후 수면 중 뇌 노폐물 제거 과정과 알츠하이머병의 연관성 등 신경 질환 환자에게서 이 '청사진'이 어떻게 망가지는지 규명하는 후속 연구를 진행할 계획이다.
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[퓨처 Eyes(111)] "잠은 '추락'이다"⋯뇌, 스위치 꺼지듯 4.5분전 '급강하'
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