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[우주의 속삭임(127)] NASA, 태양 대기에서 '헬리시티 장벽' 첫 발견
- 미국 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 '파커 솔라 프로브(Parker Solar Probe)'가 태양 외곽 대기인 코로나(corona)에서 '헬리시티 장벽(helicity barrier)'으로 불리는 새로운 물리적 구조의 증거를 포착했다. 이는 1939년 이후 물리학계가 85년 동안 풀지 못했던 태양 대기 고온 현상, 이른바 '코로나 가열 문제(coronal heating problem)'의 해명을 향한 중대한 진전을 의미한다고 과학 전문매체 IFL사이언스가 지난 10일(현지시간) 보도했다. 태양탐사선 파커 솔라 프로브는 2018년 발사돼 지금까지 24차례에 걸쳐 태양에 근접 비행을 수행했으며, 지난 6월에는 인류가 제작한 물체 중 최고 속도인 시속 69만2000km(430,000마일)를 기록하며 태양 대기 깊숙이 접근했다. 이 탐사선은 태양의 대기 구조, 태양풍 가속 원인, 플라스마 거동 등 태양물리학의 핵심 난제를 규명하기 위한 목적으로 운용되고 있다. 태양은 중심부에서 수소를 헬륨으로 융합시키며 약 1,500만℃의 온도를 발산하지만, 외부 대기인 코로나는 표면 온도(약 5,500℃)보다 훨씬 높은 200만℃ 이상으로 측정된다. 고온의 중심에서 멀어질수록 오히려 온도가 높아지는 이 현상은 기존 열역학 법칙으로 설명하기 어렵다는 점에서 오랫동안 과학자들의 의문을 자아냈다. 기존 이론은 코로나 내 난류 또는 이온 사이클로트론 파(ion cyclotron wave) 같은 자기파에 의한 에너지 전달을 가열 원인으로 제시해왔지만, 각 이론은 전자와 이온의 온도 차이 또는 파의 생성량 부족 등 결정적인 설명력을 확보하지 못했다. 이번 연구에서 제안된 '헬리시티 장벽' 이론은 이러한 기존 가설들의 결점을 상호 보완해주는 개념이다. 연구진은 이를 물이 산을 따라 흐르다 댐에 가로막혀 에너지가 특정 방식으로 전환되는 현상에 비유했다. 즉, 헬리시티 장벽은 전자의 직접 가열을 차단하고 에너지를 이온 사이클로트론 파로 우회시켜 이온 가열을 유도하는 작용을 한다는 것이다. 논문 공동저자인 로망 메이랑 박사(영국 퀸메리 런던대)는 "헬리시티 장벽이 존재하면 난류 소산 구조가 변화하며, 플라스마 가열 방식 자체가 달라진다"고 설명했다. 연구진은 파커 탐사선이 수집한 태양풍 자기장 데이터를 바탕으로, 열에너지 대비 자기에너지가 높은 조건에서 장벽 형성이 가능함을 이론적으로 예측하고, 실제로 해당 조건에서 자기장 요동이 예측대로 변화함을 관측했다. 이 조건은 태양 근접 환경에서 자주 나타나는 것으로 확인됐다. 논문은 '피지컬 리뷰 X(Physical Review X)' 최신호에 게재됐으며, 논문 저자이자 퀸메리 런던대 우주플라스마물리학 리더인 크리스토퍼 첸 박사는 "이번 연구는 난류 소산의 근본 물리와 태양풍 가속 메커니즘에 대한 이해를 확장시켰으며, 향후 우주 기상(space weather) 예측의 정밀도를 높이는 데에도 기여할 것"이라고 평가했다. 연구진은 이번 결과가 우리 태양뿐 아니라, 자기적 구조와 고온 플라스마가 공존하는 외부 우주 환경에서도 유사하게 적용될 수 있다고 밝혔다. 제1저자인 잭 맥킨타이어 박사과정 연구원은 "헬리시티 장벽 개념은 코로나 내 수소 이온이 전자보다 항상 뜨거운 이유를 설명하며, 우주 플라스마의 보편적 난류 특성 이해에 중요한 시사점을 제공한다"고 덧붙였다.
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[우주의 속삭임(127)] NASA, 태양 대기에서 '헬리시티 장벽' 첫 발견
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[ESGC] 대서양 나노플라스틱 오염, 기존 추정치 훌쩍 넘어⋯'보이지 않는 공포'
- 대서양에 나노플라스틱이 무려 2700만톤이나 떠다니고 있는 것으로 밝혀졌다. 유럽 연구진이 북대서양 전역에서 해수 샘플을 채취해 분석한 결과, 인간 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 '나노플라스틱'이 해양 전반에 광범위하게 퍼져 있으며, 특히 수면 근처와 유럽 해안 인근에서 고농도로 발견됐다. 해당 연구 결과에 대해서는 사이멕스(scimex), 유렉얼랏, 뉴욕타임스 등 다수 외신이 10일 보도했다. 해당 내용은 국제학술지 '네이처(Nature)'에 최근 게재됐다. 유렉얼럿에 따르면 로열 네덜란드 해양연구소(NIOZ)와 위트레히트 대학교가 시행한 연구는 해양 나노플라스틱 양에 대한 최초의 추정치를 제공한다. 이번 조사는 NIOZ와 위트레히트 대학교를 포함한 공동 연구팀이 북대서양 12개 지점에서 다양한 수심에서 채취한 해수 시료를 분석하는 방식으로 진행됐다. 그 결과, 수면에서 10미터 깊이의 해수 1세제곱미터(m³)당 평균 18.1밀리그램의 나노플라스틱이 포함된 것으로 나타났으며, 유럽 해안 인근의 샘플에서는 이보다 높은 25밀리그램의 농도가 측정됐다. 해저 부근에서는 평균 5.5밀리그램 수준이었다. NIOZ 연구원이자 위트레흐트 대학교 지구화학 교수인 헬게 니만은 "해수에 나노플라스틱이 존재한다는 것을 보여주는 논문이 몇 편 있었지만, 지금까지 그 양을 추정할 수 없었다"며 해양 과학자들과 위트레흐트 대학교의 대기 과학자 두샨 마테리치(Dušan Materić) 박사의 지식이 힘을 합쳐 이 최초의 추정치를 얻을 수 있었다고 밝혔다. 연구를 이끈 두샨 마테리치 박사팀은 특히 북대서양 수면 10미터 이내에 존재하는 나노플라스틱의 총량이 2,700만 톤에 이를 것으로 추정했다. 이는 그간 전 세계 바다 전체에 존재하는 것으로 여겨졌던 나노플라스틱 양과 비슷한 수준으로, 해양 오염에 대한 기존 추정이 매우 심하게 과소평가됐을 수 있음을 시사한다. 나노플라스틱은 지름이 1마이크로미터(1μm, 1000분의 1mm) 이하인 미세한 플라스틱 조각으로, 바다에서 자외선과 파도 등의 물리적 작용으로 만들어진다. 일반적인 미세플라스틱과 달리 생물학적 장벽을 쉽게 통과할 수 있어 어류 등 해양 생물체 내에 축적될 가능성이 높다. 연구진은 "나노플라스틱이 해양 생태계에 가장 심각한 위협이 될 수 있다"며 "대서양에 축적된 플라스틱 질량 중 대부분은 나노 수준일 가능성이 높다"고 분석했다. 니만과 동료들은 예를 들어 1마이크로미터 이하의 크기로 아직 발견되지 않은 다양한 종류의 플라스틱에 대한 추가 연구를 수행할 계획이다. 니만은 "예를 들어, 나노플라스틱에서 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌은 발견되지 않았다. 이 연구에서 다른 분자에 의해 가려졌을 가능성이 있다. 또한 나노플라스틱이 다른 바다에도 풍부한지 알고 싶다. 그럴 가능성은 있지만, 아직 증명되지 않았다"고 덧붙였다. 니만은 바닷물 속 나노플라스틱의 양이 중요한 미비점이었지만, 이제는 아무런 조치도 취할 수 없다고 강조했다. 그는 "바닷물에 존재하는 나노플라스틱은 결코 정화될 수 없다. 따라서 이 연구의 중요한 메시지는 적어도 플라스틱으로 인한 환경 오염을 막아야 한다는 것"이라고 말했다. 이번 연구는 해양 플라스틱 문제의 양적·질적 위협을 동시에 드러낸 사례로 평가된다. 시각적으로 확인하기 어려운 나노 단위 오염물질이 해양 생물과 먹이사슬, 나아가 인간 건강에도 영향을 미칠 수 있다는 점에서 향후 보다 정밀한 모니터링과 국제적 규제 논의가 요구된다.
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- ESGC
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[ESGC] 대서양 나노플라스틱 오염, 기존 추정치 훌쩍 넘어⋯'보이지 않는 공포'
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[퓨처 Eyes(92)] 신약 개발 '수년'을 '수주'로⋯세포 속 'AI 진화 엔진' 나왔다
- 호주 과학자들이 살아있는 세포를 '인공지능(AI) 엔진'처럼 활용해 신약 개발 기간을 획기적으로 단축하는 기술을 개발했다. '프로테우스(PROTEUS)'라 불리는 이 기술은 인체와 유사한 포유류 세포 안에서 원하는 기능을 가진 분자만 골라 빠르게 진화시키는 방식이다. 수년이 걸리던 신약 후보 물질 탐색을 몇 주 만에 끝낼 수 있어, 과학계의 큰 주목을 받고 있다. 프로테우스(PROTEUS)는 '선택 기반 단백질 진화(PROTein Evolution Using Selection)'의 약자로, 이 시스템은 유전자 치료로부터 질병 치료 단백질에 이르기까지 모든 것을 설계하는 방식을 바꿀 수 있다. 메디컬익스프레스에 따르면 기존에도 진화의 원리를 이용해 원하는 분자를 만드는 '지향적 진화(directed evolution)' 기술은 있었지만, 주로 구조가 단순한 박테리아나 효모에서만 가능했다. 인체처럼 복잡한 포유류 세포에서 이 기술을 구현한 것은 프로테우스가 세계 최초다. 신약 개발은 물론 유전자 치료 분야의 패러다임을 바꿀 기술로 기대를 모은다. AI처럼 문제 푸는 '유전자 택배상자' 프로테우스의 핵심은 '키메라 바이러스 유사 소포'라는 특별한 '유전자 택배상자'에 있다. 연구팀은 인체에 무해하도록 바이러스의 유전자를 조작해, 원하는 유전 정보(돌연변이 후보)를 세포 안으로 안전하게 배달하는 시스템을 만들었다. ZME 사이언스에 따르면 이 소유전자 택배상자는 포유류 세포에 침투할 수 있는 알파바이러스인 셈리키 포레스트 바이러스(Semliki Forest Virus)의 변형된 버전을 기반으로 한다. 셈리키 포레스트 바이러스는 생물학 연구에서 바이러스 생활주기 및 바이러스 신경병증 모델로 광범위하게 사용되어 왔다. 연구팀은 셈리키 포레스트 바이러스에서 감염을 유발할 수 있는 단백질 껍질인 바이러스 캡시드를 제거하고 완전히 다른 바이러스의 외피 단백질로 대체했다. 이러한 하이브리드 설계 덕분에 PROTEUS는 인체에 무해하게 안전하고 견고하게 작동할 수 있었다. 택배상자가 세포 안에 들어가면, 그 안의 유전 정보가 세포의 생존과 기능에 어떤 영향을 주는지 시험이 시작된다. 이 중 특정 질병을 억제하는 등 연구팀이 원하는 '정답'에 가까운 기능을 보이는 유전자만 살아남아 다음 진화 단계로 넘어간다. 수백만 개의 후보군이 이런 과정을 거치며 가장 뛰어난 성능을 가진 분자만 남게 된다. 마치 AI가 수많은 데이터 속에서 최적의 답을 찾아내는 것과 같은 원리다. 실험으로 증명된 강력한 성능 연구팀은 프로테우스의 성능을 여러 실험으로 증명했다. 특정 항생제(독시사이클린)를 무력화하는 단백질을 만드는 데 단 4번의 진화 주기만으로 성공했다. 약물에 반응해 유전자를 켜고 끄는 '유전자 스위치'의 성능 개선 실험에서는 더욱 놀라운 결과를 보였다. 기존 스위치를 30번 진화시켜, 약물에 6배나 더 민감하게 반응하는 새로운 버전을 개발한 것이다. 특히 이 새로운 스위치는 복잡한 포유류 세포에서만 작동해, 기존 기술의 한계를 명확히 뛰어넘었음을 입증했다. 암 신호 감지하는 '나노바디'도 뚝딱 가장 주목받는 성과는 암 발생의 중요 신호를 감지하는 바이오센서를 만든 것이다. 연구팀은 항체의 크기를 줄인 '나노바디(nanobody)'를 진화시켜, 암세포의 특징 중 하나인 DNA 손상을 정확히 찾아내도록 했다. 기존 나노바디는 세포핵 안의 목표물(종양 억제 단백질 p53)을 잘 찾지 못했지만, 35번의 진화를 거친 나노바디는 암세포 안에서 목표물을 정확히 찾아내 밝은 빛을 내는 데 성공했다. 이러한 실험은 안전한 환경을 위해 아기 햄스터의 신장 세포(BHK-21)에서 진행됐다. 여기서 만들어진 고성능 분자들은 이후 인간 세포 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘하는 것으로 확인됐다. 열린 기술, 밝은 미래를 향하다 이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 실렸으며, 프로테우스 기술은 전 세계 연구자들이 쓸 수 있도록 오픈 소스로 공개됐다. 연구를 주도한 호주 시드니 대학교의 그레그 닐리 교수는 "프로테우스는 우리 몸에 최적화된 분자를 만들어, 기존 기술로는 불가능했던 신약 개발을 가능하게 한다"고 말했다. 같은 대학의 크리스토퍼 데네스 박사 또한 "이제 우리는 해결하기 어려운 유전 문제를 세포에 제시하고, 세포가 어떻게 해답을 찾는지 실시간으로 관찰할 수 있게 됐다"고 그 뜻을 설명했다. 프로테우스는 앞으로 질환이나 인체 조직에 따라 특화된 맞춤형 치료제 개발의 문을 활짝 열 것으로 보인다. 인류의 건강한 미래를 앞당길 이 '세포 속 AI'의 활약에 전 세계의 이목이 쏠리고 있다.
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[퓨처 Eyes(92)] 신약 개발 '수년'을 '수주'로⋯세포 속 'AI 진화 엔진' 나왔다
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[우주의 속삭임(126)] 올여름 지구 자전 속도 왜 빨라지나?
- 달의 질량 이동으로 올해 7월과 8월의 일부 날에서 '짧은 하루'가 예고됐다. 올여름 지구의 자전 속도가 일시적으로 빨라지면서 7월 9일, 7월 22일, 8월 5일 등 일부 날짜에는 하루가 평소보다 짧아질 전망이라고 과학 기술 전문매체 라이브사이언스가 보도했다. 하루 길이는 각각 1.3~1.51밀리초(1밀리초=0.001초)가량 줄어들 것으로 과학자들은 내다봤다. 이는 달의 위치가 지구 자전에 영향을 주기 때문이다. 지구가 하루에 한 바퀴 자전하는 데 걸리는 시간은 약 86,400초, 즉 24시간이다. 하지만 이 자전 속도는 일정하지 않다. 달과 태양의 위치, 지구 자기장 변화, 지각 내 질량의 재배치 등 다양한 요인들이 영향을 미친다. 특히 달이 극지방 가까이 위치하게 되면 지구의 자전 속도가 증가하는 경향을 보인다. 이 현상은 마치 팽이를 잡고 돌릴 때 손의 위치에 따라 회전 속도가 달라지는 것과 유사하다. 이러한 물리적 변화의 또 다른 원인으로는 지구의 계절적 질량 이동이 있다. 영국 리버풀대학의 천체물리학자 제임스 홈(James Holme) 교수는 "북반구에는 남반구보다 육지가 많다. 북반구 여름철이면 나무에 잎이 자라며 지상의 질량이 공중으로 이동하는데, 이는 지구의 자전축에서 더 멀어지는 방향으로 질량이 분포되는 것"이라고 설명했다. 그는 이어 "빙상 선수가 팔을 몸에 바짝 붙이면 회전이 빨라지고, 팔을 벌리면 느려지는 것처럼, 지구의 질량이 중심에서 멀어지면 회전 속도는 느려지고 하루는 길어진다"고 부연했다. 지구의 자전 속도는 이처럼 질량의 위치와 분포에 민감하게 반응한다. 하지만 일반인이 느끼기엔 이런 변화는 미미한 수준이다. 하루가 1.5밀리초 짧아진다고 해도 시계는 여전히 24시간을 가리킨다. 시차나 표준시 변동도 없다. 실제로 시간대 조정이 필요한 경우는 하루 길이의 차이가 0.9초(900밀리초)를 초과할 때뿐인데, 이는 단 하루 만에 발생한 적은 없다. 다만 장기적으로 볼 때 지구의 자전과 시계 간 불일치는 축적된다. 이를 조정하는 역할은 국제지구자전서비스(IERS·International Earth Rotation and Reference Systems Service)가 맡고 있다. 이 기구는 지구 자전 주기와 협정세계시(UTC)의 차이를 감시하고 있으며, 필요할 경우 '윤초(leap second)'를 삽입해 시간 오차를 보정한다. 지난 수십 년간 총 27회의 윤초가 도입됐다. 한편 과거에는 지구 자전이 지금보다 훨씬 빨랐다. 약 10억~20억 년 전에는 하루가 고작 19시간에 불과했던 것으로 분석된다. 이는 달이 당시 더 가까이 있었고, 그만큼 강한 중력을 행사했기 때문이다. 시간이 흐르며 달이 멀어졌고, 지구의 자전도 점차 느려져 쥐라기 시대(약 2억130만년~1억 4500만년 전)에는 하루가 약 23시간이었으며 오늘날에는 24시간에 이르렀다. 하지만 최근에는 반대로 지구가 다시 빨라지는 추세도 관측되고 있다. 2011년 일본을 강타한 규모 8.9의 지진은 지구의 자전을 가속화해 표준 24시간의 길이를 1.8마이크로포(0.0018밀리초) 단축시켰다. 2020년 이후 과학자들은 지구 자전 속도가 빨라지고 있다고 보고했으며, 2024년 7월 5일에는 기록상 가장 짧은 하루가 관측되기도 했다. 당시 하루 길이는 표준 시간인 86.400초보다 1.66밀리초 짧았다. 지구 자전 속도의 이러한 미세한 일일 변동은 1950년대 원자시계를 통해 측정되기 시작했다. 올 여름에는 달이 지구 적도에서 가장 멀리 떨어져 있는 날이 3일이나 된다. 과학자들은 이로 인해 지구의 시간이 미세하게 변화해 △7월 9일은 낮이 1.30밀리초 단축되며, △7월 22일 지구는 하루 중 1.38밀리초를 잃고, △8월 5일은 낮이 1.51밀리초 단축될 것으로 예측했다. 이러한 변화는 위성항법 시스템(GPS), 원자시계 기반 정밀 기술, 통신 및 금융망 등에 미세한 영향을 줄 수 있다. 과학자들은 이러한 자전 속도 변동을 지속적으로 관측하고 있으며, 이로 인한 장기적인 시간 기준 체계의 보정 가능성도 주시하고 있다. 한편, 과학자들은 지구의 하루 길이가 매 세기마다 약 1.7밀리초씩 증가하고 있다는 사실을 발견했다. 시간이 지날수록 그 차이는 커져서 지금부터 약 2억년 후에는 하루가 25시간이 될 것으로 예상하고 있다. 이처럼 겉으로는 평온해 보이는 지구의 하루 24시간조차, 사실은 끊임없이 변화하고 있는 역동적인 우주 자연 현상의 결과임을 다시금 보여주는 사례다.
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[우주의 속삭임(126)] 올여름 지구 자전 속도 왜 빨라지나?
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지중해 최심부 칼립소 해연, '플라스틱 무덤'으로⋯"깨끗한 바닥은 단 한 평도 없다"
- 한때 인간의 오염으로부터 멀리 떨어져 있다고 여겨졌던 지중해 최심부 '칼립소 해연(Calypso Deep)'이 대규모 쓰레기 더미로 뒤덮인 것으로 확인됐다. 이는 바닷속 가장 깊은 구역조차 인류 활동의 영향을 피할 수 없다는 충격적인 현실을 보여준다. 지중해 이오니아해에 위치한 칼립소 해연은 수심 5,100m(16,770피트)에 이르는 세계에서 가장 깊은 해구 중 하나다. 이곳은 지난 수십 년간 오염으로부터 상대적으로 자유로운 공간으로 여겨졌으나, 올해 초 과학자들이 현장 조사 결과 비닐봉지, 유리 파편, 찌그러진 캔 등 다양한 생활 쓰레기가 바닥을 덮고 있는 사실을 발표하면서 그 인식이 무너졌다. 6일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 조사에 참여한 국제 공동 연구팀은 유인 잠수정 '리미팅 팩터(Limiting Factor)'를 이용해 해저를 약 43분간 탐사했다. 탐사 결과 해저 일대는 제곱마일당 수천 개에 달하는 플라스틱 쓰레기로 덮여 있었으며, 단 650m(2,130피트) 구간만으로도 해연 바닥이 인간의 폐기물로 광범위하게 오염됐음을 확인할 수 있었다. 주로 발견된 물질은 유연한 플라스틱이었으며, 유리·금속·종이류도 함께 관찰됐다. 플라스틱 쓰레기, 생태계 교란 우려 이 지역은 그리스 펠로폰네소스 반도에서 약 60km 떨어진 헬레닉 트렌치(Hellenic Trench) 내부에 위치해 있으며, 지질적으로 단층과 지진이 자주 발생하는 급경사 지역이다. 이처럼 폐쇄적 지형은 쓰레기가 해류에 의해 쉽게 외부로 유출되지 않고 해저에 머무르게 하는 원인으로 작용하고 있다. 미켈 카날스(Miquel Canals) 스페인 바르셀로나대학교 해양지질학 교수는 "이 지역에 도달한 쓰레기는 육상과 해상 모두에서 유입됐을 수 있으며, 해류를 따라 장거리 이동했거나 직접 투기된 것으로 보인다"고 설명했다. 해안에서 흘러나온 플라스틱은 표류하다가 해류 소용돌이와 해저 지형의 영향으로 천천히 가라앉는다. 부유 상태였던 폐기물은 해조류나 미생물이 표면에 붙으면서 점차 무게가 증가하고, 결국 해저에 침전돼 장기적으로 퇴적층에 고착된다. 칼립소 해연을 비롯한 지중해 해저에 쓰레기가 축적되는 현상은 해양 생태계에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 특히 심해 생물 군집은 회복력이 낮고 생태계 교란에 매우 취약하기 때문에, 이러한 오염은 생물다양성과 어장 자원, 해양 탄소순환 등에도 장기적인 악영향을 미칠 수 있다. "지중해, 더 이상 안전지대 아니다" 지중해는 폐쇄된 해역으로, 유럽·북아프리카·중동에 둘러싸인 고밀도 인구 지역이다. 동시에 세계에서 해상 교통량과 어업 활동이 가장 밀집된 해역 중 하나다. 이에 따라 폐기물 유입 경로가 다양하고 유입 속도도 빠르다. 연구진은 과거에도 선박에서 쓰레기를 직접 투기한 흔적을 발견했다고 밝혔다. "다양한 쓰레기가 쌓여 있는 더미 뒤로 길게 이어진 흔적이 선박의 투기 후 흔적으로 보인다"며 고의적인 불법 폐기 가능성을 제기했다. 이 같은 해저 쓰레기 문제는 수면 위에서 보이지 않는다는 이유로 정책적 우선순위에서 밀려왔다. 그러나 연구진은 “심해의 오염은 해양 생태계뿐만 아니라 기후 피드백과 지질적 안정성에도 영향을 줄 수 있다”며, 사회 전반의 대응이 시급하다고 경고했다. "보이지 않는다고 잊지 말라…플라스틱은 사라지지 않는다" 이번 조사 결과는 국제사회가 추진 중인 UN 글로벌 플라스틱 협약(Global Plastics Treaty)의 필요성을 다시금 부각시킨다. 연구진은 “플라스틱은 바다에 버려지는 순간 끝이 아니라, 해류를 따라 이동하고 분해되며 결국 지구 최심부까지 도달한다는 사실을 직시해야 한다”고 강조했다. 실제로 지중해는 지난 2021년에도 메시나 해협 일대에서 세계에서 가장 많은 해저 쓰레기가 발견된 바 있다. 이는 지중해가 지구에서 해양 오염에 가장 취약한 해역 중 하나임을 보여주는 사례다. 칼립소 해연 조사 프로젝트에는 바르셀로나대학교의 미켈 카날스 교수, 유럽연합 공동연구센터(JRC)의 게오르크 한케(Georg Hanke), 프랑스 해양개발연구소(IFREMER)의 프랑수아 갈가니(François Galgani), 칼라단 오셔닉(Caladan Oceanic)의 빅터 베스코보(Victor Vescovo) 등이 참여했다. 연구진은 보고서 말미에서 "이제는 과학자, 언론인, 인플루언서 등 모든 목소리를 가진 이들이 함께 나서야 할 때다. 바닷속은 보이지 않지만, 그 피해는 결코 작지 않다"고 강조했다. 이번 연구는 학술지 해양 오염 블레틴(Marine Pollution Bulletin)에 게재됐다.
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지중해 최심부 칼립소 해연, '플라스틱 무덤'으로⋯"깨끗한 바닥은 단 한 평도 없다"
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[먹을까? 말까?(107)] "치즈 먹고 꾸는 악몽, 우연 아냐"⋯수면·꿈에 미치는 음식 영향 밝혀져
- 늦은 밤 치즈나 단 음식을 먹은 후 이상하고 생생한 꿈을 꾼 경험이 있다면, 단순한 기분 탓이 아닐 수 있다. 캐나다 몬트리올대학의 뇌신경과학자 토레 닐슨(Tore Nielsen) 박사가 이끄는 연구팀이 발표한 새로운 연구는 특정 음식 섭취가 수면의 질과 꿈, 특히 악몽에 실질적인 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인했다고 과학 전문매체 사이언스 얼럿이 보도했다. 이번 연구는 캐나다 매큐언대학교 심리학 전공 대학생 1082명을 대상으로 식습관, 수면 시간과 질, 꿈의 빈도와 내용, 음식과 꿈의 연관성에 대한 인식을 조사했다. 그 결과, 응답자의 5.5%가 음식의 종류와 섭취 시점이 꿈에 영향을 준다고 생각했으며, 이들 중 다수는 유제품이나 단 음식을 주된 원인으로 지목했다. 특히 이상하거나 불쾌한 꿈에 대해서는 31%가 디저트나 단 음식을, 22%가 유제품을 원인으로 꼽았다. 연구진은 유당불내증이나 음식 알레르기가 있는 경우, 수면 중 위장 장애로 인해 자주 깨면서 꿈을 더 많이 경험하고 기억할 가능성이 높아진다고 분석했다. 닐슨 박사는 "신체적 불편감이 꿈의 내용과 형태에 영향을 줄 수 있다는 점에서, 위장 장애가 있는 사람의 경우 악몽의 강도도 더욱 심화될 수 있다"고 설명했다. 이어 "악몽은 사람을 각성 상태로 만들고, 수면 자체를 회피하게 만드는 등 수면의 질을 현저히 저하시킬 수 있다"고 덧붙였다. 흥미롭게도 건강한 식습관을 가진 사람일수록 꿈을 선명하게 기억하는 경향이 있었고, 정크푸드나 야식 위주의 식습관을 지닌 이들은 악몽의 빈도가 높았으며, 꿈의 분위기도 부정적인 경우가 많았다. 반면, 이들은 꿈을 덜 기억하는 경향도 보여 수면의 질 자체가 저하되었을 가능성이 제기됐다. 다만 이번 연구는 대학생을 대상으로 한 설문조사 기반의 자기보고형 자료에 근거한 것이므로 일반 대중 전체에 결과를 그대로 적용하기에는 한계가 있다는 것이 연구진의 설명이다. 닐슨 박사는 "다양한 연령과 배경, 식습관을 가진 집단을 대상으로 한 후속 연구가 필요하다"며 "향후 실험군을 대상으로 치즈 제품과 비교 음식 섭취 후 꿈의 변화 여부를 직접 관찰하는 실험도 계획하고 있다"고 밝혔다. 이번 연구는 심리학 저널 '프런티어스 인 사이콜로지(Frontiers in Psychology)'에 게재됐다.
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[먹을까? 말까?(107)] "치즈 먹고 꾸는 악몽, 우연 아냐"⋯수면·꿈에 미치는 음식 영향 밝혀져
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[퓨처 Eyes(91)] 바이러스인가 세포인가⋯생명의 정의 뒤흔드는 '스쿠나아르카에움' 발견
- 기존 생명의 규칙을 깨는 새로운 생물체가 발견됐다. 과학계가 '생명'의 경계를 다시 그려야 할지도 모른다. 생명과 무생물을 넘나드는 이 유기체는 바이러스도 아니고 완전한 세포도 아니면서, 두 가지 특성을 모두 지녀 학계의 큰 관심을 끌고 있다. 캐나다와 일본 공동 연구팀이 발견한 이 유기체 '스쿠나아르카에움 미라빌레(Sukunaarchaeum mirabile)'는 바이러스처럼 숙주에 기생하지만, 세포처럼 스스로 유전 정보를 복제하는 능력을 가졌고, 생명과 비생명의 정의에 근본적인 질문을 던진다. 캐나다 댈하우지 대학교 하라다 료 분자생물학자가 이끄는 연구팀은 거의 우연히 이 생물체를 발견했다. 연구팀은 해양 플랑크톤 '키타리스테스 레기우스(Citharistes regius)'의 게놈을 연구하다, 기존에 알려진 어떤 생물과도 다른 독특한 DNA 고리를 찾아냈다. 분석 결과 이 유기체는 고세균(Archaea) 영역에 속하는 것으로 나타났다. 고세균은 겉모습은 박테리아와 비슷하지만, 유전적으로는 완전히 다른 생물 그룹이다. 과학자들은 지구의 모든 생명체를 크게 세균, 고세균, 진핵생물(인간과 동식물 포함) 세 영역으로 나누는데, 놀랍게도 인간은 세균보다 고세균과 더 가깝다. 기존 상식 파괴한 '초소형 유전체' 스쿠나아르카에움의 가장 놀라운 특징은 유전 정보의 총량, 즉 게놈(Genome)의 크기가 극도로 작다는 점이다. 이 생물의 게놈은 DNA를 이루는 글자인 '염기쌍'이 23만 8000개에 불과하다. 이는 지금까지 알려진 가장 작은 고세균의 게놈(49만 염기쌍)의 절반에도 미치지 못하는 크기다. 이렇게 축소된 게놈은 자신을 복제하는 데 필요한 기구 말고는 거의 아무것도 담고 있지 않아 강박적인 복제에의 집중을 드러낸다. 이 유기체는 스스로 에너지를 만들거나 대부분의 대사 기능을 수행하지 못하고 생존과 증식을 위해 숙주에 의존한다는 점에서 바이러스와 비슷하다. 하지만 일반적인 바이러스와 달리, 생명 활동의 핵심인 리보솜과 메신저 RNA를 스스로 만드는 유전자를 가졌다. 생명체의 모든 정보는 DNA라는 거대한 설계도에 담겨있다. 이 설계도 원본(DNA)에서 필요한 부분만 복사한 사본이 메신저 RNA이며, '단백질 공장'인 리보솜은 이 사본을 보고 생명 활동에 필수적인 단백질을 만들어낸다. 바이러스는 이 공장과 사본을 모두 숙주에게서 훔쳐 써야 하지만, 스쿠나아르카에움은 스스로 공장을 짓고 사본을 만들 능력이 있는 셈이다. 생명의 정의, 경계에 서다 연구팀은 생물학 논문 사전 공개 사이트 '바이오아카이브(bioRxiv)'에 게재한 논문에서 "이 유기체의 게놈은 극도로 축소돼 인식 가능한 거의 모든 대사 경로가 없으며, 주로 DNA 복제, 전사, 번역 같은 복제 핵심 기제를 암호화하는 정보만 담고 있다"고 밝혔다. 여기서 전사는 DNA 설계도를 메신저 RNA로 복사하는 과정, 번역은 메신저 RNA 정보를 이용해 단백질을 만드는 과정을 뜻한다. 연구팀은 이어 "이는 숙주에 대한 전례 없는 수준의 대사 의존성을 시사하며, 최소한의 세포 생명과 바이러스의 기능상 구분에 도전하는 조건"이라고 설명했다. 과학계에서는 통상 스스로 번식하고 성장하며 에너지를 만드는 단세포 생물 이상을 생명으로 정의했다. 이 때문에 숙주 없이는 아무 활동도 못 하는 바이러스는 생명과 무생물 사이의 회색지대에 있는 존재로 여겼다. 스쿠나아르카에움의 등장은 이 회색지대의 폭을 더욱 넓혔으며, 생명과 비생명의 경계에 있는 존재라는 평가가 나온다. "세포 진화의 비밀 풀 열쇠 될까" '스쿠나아르카에움'의 존재는 자연이 인간의 엄격한 정의를 따르지 않는다는 점을 보여준다. 또한 이번 발견은 세포 생명체와 바이러스의 경계가 생각보다 훨씬 더 넓고, 아직 알려지지 않은 생물학적 다양성이 있다는 점을 알려준다. 연구팀은 논문을 통해 "스쿠나에르카에움의 발견은 세포 생명의 기존 경계를 허물고, 미생물 상호작용 안에 있는 아직 밝혀지지 않은 광대한 생물학적 신비를 드러낸다"고 강조했다. 또한 "공생 시스템을 추가로 탐사하면 훨씬 더 특별한 생명 형태를 드러내 세포 진화에 대한 우리의 이해를 새롭게 바꿀 수 있을 것"이라고 덧붙였다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(91)] 바이러스인가 세포인가⋯생명의 정의 뒤흔드는 '스쿠나아르카에움' 발견
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[신소재 신기술(182)] 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재 개발
- [신소재 신기술(182)] CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재, 스위스 연구진 개발 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 광합성 '생체 건축 소재' 개발…건축 외피 활용 가능성 제시 스위스 연방취리히공과대학(ETH 취리히) 연구진이 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수해 고체 무기물로 전환하는 광합성 기반 '생체(living) 소재'를 개발해 주목받고 있다. 이 소재는 향후 건축물 외벽에 적용돼 건축물 자체가 탄소를 흡수·저장하는 구조물로 기능할 가능성을 제시한다. 과학 기술 전문 매체 라이브사이언스에 따르면 이 소재는 청록색조류(시아노박테리아, cyanobacteria)를 고수분 젤(hydrogel) 기반의 3D 프린팅 소재 내부에서 배양한 구조로, 빛, 물, CO₂를 흡수해 산소와 유기물을 생성하는 광합성 기능을 갖췄다. 특히, 칼슘 및 마그네슘 등 영양분이 공급될 경우, CO₂를 흡수해 탄산염 결정체(예: 석회석)로 전환해 무기 탄소 형태로 고정하는 특성이 있다. ETH 취리히 고분자공학과 마크 티빗(Mark Tibbitt) 교수는 "이 소재는 바이오매스뿐 아니라 무기질 형태로도 탄소를 저장할 수 있어, 건축물의 외피에 적용될 경우 건물 자체가 탄소저장고 역할을 할 수 있다"고 설명했다. 실험에 따르면, 해당 소재는 400일 동안 CO₂를 지속적으로 흡수해 1g당 약 26mg의 이산화탄소를 고정하는 성과를 냈다. 이는 기존의 생물학적 탄소 포집 방식보다 효율성이 높은 것으로 평가된다. 소재는 시간이 흐를수록 구조가 단단해지고 색도 짙어지며, 초기에는 젤 형태였지만 무기질 격자가 형성되며 기계적 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 연구진은 이러한 자가 강화 성질이 건축 재료로의 적용 가능성을 뒷받침한다고 분석했다. 해당 연구는 4월 23일자 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다. 이 소재의 기반은 다공성 하이드로겔로, 내부에서 청록색조류가 광합성을 지속할 수 있도록 빛과 기체 투과성을 확보한 구조다. 연구팀은 해수 성분의 인공 용액으로 영양분을 공급해 광합성과 무기화 반응이 동시에 이뤄지는 조건을 조성했고, 가장 적합한 생존 환경을 구현하기 위해 다양한 3D 구조를 실험했다. 공동 연구자인 ETH 취리히 박사과정 연구원 이판 추이(Yifan Cui)는 "시아노박테리아는 지구상에서 가장 오래된 생명체 중 하나로, 미약한 빛만으로도 이산화탄소와 수분을 활용해 바이오매스를 생성할 수 있다"고 밝혔다. 향후 연구는 해당 소재를 실제 건물 외피에 적용하기 위한 영양분 공급 방식과 유전적 개량을 통한 광합성 효율 제고 방안 등에 초점을 둘 예정이다. 특히 연구진은 베니스 비엔날레 건축 전시회에서 이 소재를 1년간 최대 18kg의 CO₂를 흡수하는 나무 모양의 구조물로 구현해 시연한 바 있다. 티빗 교수는 "이번 생체 소재는 저에너지·친환경적 탄소 고정 방식으로, 기존의 화학적 포집 기술을 보완할 수 있는 가능성을 갖고 있다"며 "도시 환경에서의 탄소저감 수단으로 충분한 잠재력을 지닌다"고 덧붙였다.
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[신소재 신기술(182)] 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재 개발
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[우주의 속삭임(124)] NASA 화성 탐사 로버, '거미줄'처럼 얽힌 광물 구조물 첫 근접 촬영 성공
- 미국 항공우주국(나사·NASA)의 화성 탐사 로버 '큐리오시티(Curiosity)'가 화성 지표에서 '거미줄'처럼 얽힌 광물질 암석 구조물의 첫 근접 사진을 촬영했다. 과학자들은 이 구조물이 화성의 고대 수환경과 과거 생명체 존재 가능성을 밝히는 단서가 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번에 촬영된 구조물은 '박스워크(Boxwork)'라 불리며, 광물질이 교차하며 형성한 지그재그 형태의 능선이다. NASA는 해당 구조물이 고대 지하수가 암석 틈을 따라 흐르면서 남긴 광물 침전물이 굳어 형성된 것으로 보고 있다. 이후 수억 년에 걸친 강한 화성 바람에 의해 주변 암석은 침식됐지만, 상대적으로 단단한 광물질 능선은 남아 현재와 같은 형태가 드러난 것으로 분석된다. 이러한 박스워크는 지구에서도 동굴 내에서 드물게 관찰되는 지질 구조로, 종유석이나 석순과 유사한 방식으로 생성된다. 다만 화성에서는 그 규모가 훨씬 크며, 위성 관측 기준으로 최대 20km에 달하는 영역에 걸쳐 분포한다. 큐리오시티 로버는 현재 게일 크레이터 중심부에 위치한 해발 5.5km 높이의 샤프산(Mount Sharp) 사면에서 이 박스워크 지대를 탐사 중이다. 해당 지역은 산 전체에서도 유일하게 이 구조물이 분포하는 지역으로, NASA는 이를 과학적으로 중요한 목표 지역으로 삼아 2024년 11월부터 접근을 시작했고 2025년 6월 초 본격적인 관측에 돌입했다. NASA는 2025년 6월 23일, 박스워크 지형의 근접 사진을 공개하고, 탐사 지역을 3D로 확인할 수 있는 인터랙티브 영상을 유튜브를 통해 배포했다. 큐리오시티는 이 구조물 주변 암석을 시추하고 시료 분석을 수행한 결과, 칼슘 황산염(calcium sulfate) 광물질이 다수 포함되어 있는 것으로 나타났다. 이 광물은 지하수를 통해 형성되는 염성(鹽性) 광물로, 이번 발견은 이전까지 샤프산 고지대에서는 확인되지 않았던 것이라 과학자들은 이를 "매우 놀라운 결과"라고 평가하고 있다. 이번 구조물은 앞서 '화성의 거미(Spiders on Mars)'라 불리던 이산화탄소 얼음이 만든 지형과는 전혀 다른 것이다. NASA 측은 혼동을 방지하기 위해 별도로 구분하고 있다고 설명했다. 연구진은 박스워크의 상세 분석을 통해 화성이 과거 물이 풍부했던 시기, 즉 해수와 지하수가 존재하던 시기의 지질 환경을 복원하고, 최근 발견된 화성 지각 아래 거대한 지하 바다와의 관련성도 탐색할 계획이다. 특히 큐리오시티 미션 과학자인 커스틴 시백(Rice University)은 "이러한 광물질 능선은 염분을 포함한 액체 지하수가 흐르던 환경에서 지하에서 형성된 것"이라며 "이러한 조건은 초기 지구에서도 미생물이 생존할 수 있었던 환경과 유사하다"고 설명했다. 그는 "이 지역은 화성의 생명체 존재 여부에 대한 오랜 논쟁에 실마리를 제공할 수 있는 중요한 탐사 지점"이라고 강조했다. 큐리오시티는 2012년 화성 게일 크레이터에 착륙해 현재까지 13년째 활동 중이다. NASA는 향후에도 해당 지형을 추가 분석해 화성의 기후 변화, 수분 존재 여부, 생명체 흔적 가능성 등을 종합적으로 검토할 예정이다.
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[우주의 속삭임(124)] NASA 화성 탐사 로버, '거미줄'처럼 얽힌 광물 구조물 첫 근접 촬영 성공
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[기후의 역습(148)] 지구, 3년 내 1.5도 임계치 초과 위기⋯기후과학자들 '탄소 예산 고갈' 경고
- 전 세계 탄소배출량이 현재 수준으로 유지될 경우, 지구 평균기온 상승이 국제사회가 설정한 '1.5도 임계치'를 단 3년 만에 초과할 수 있다는 경고가 나왔다 세계 유수의 기후과학자 60여 명은 최근 지구온난화의 최신 동향을 종합한 평가 보고서를 통해 이러한 전망을 제시했다. 해당 내용에 대해서는 BBC, 가디언, 파이낸셜타임스(FT)등 다수 외신이 18일(현지시간) 보도했다. 2015년 파리기후변화협정에서 195개국은 산업화 이전 대비 지구 기온 상승을 1.5도 이내로 제한하기로 합의했다. 이는 기후변화에 따른 최악의 재난을 피하기 위한 목표였다. 그러나 보고서는 현재의 화석연료 소비 속도와 산림 파괴 추세가 계속된다면, 해당 목표 달성이 사실상 불가능해질 수 있다고 진단했다. 영국 리즈대 프리슬리 기후미래센터 소장이자 이번 연구의 주저자인 피어스 포스터 교수는 "지금 세계는 잘못된 방향으로 가고 있으며, 지구와 해수의 온난화, 해수면 상승이 가속화되고 있다"고 경고했다. 보고서에 따르면, 2020년 초 기준 지구의 '탄소 예산(Carbon Budget)'은 약 5천억 톤으로, 이는 1.5도 제한선을 지킬 수 있는 여지를 의미했다. 그러나 2025년까지 이 수치는 1300억 톤으로 줄어들 전망이다. 연간 이산화탄소 배출량이 현재와 같은 400억 톤 수준을 유지할 경우, 3년 내 해당 예산이 소진되면서 1.5도 초과가 사실상 확정된다는 것이다. 보고서는 "지난해 전 지구 평균기온은 산업화 이전 대비 처음으로 1.5도를 넘겼으며, 이는 자연적인 기후 요인 외에 인간 활동에 의한 온실가스 배출이 주된 원인"이라고 분석했다. 지난해의 기온은 평균 1.36도 상승한 것으로 추정되며, 향후 10년간 0.27도씩 추가 상승할 경우 2030년을 전후해 임계치에 도달할 수 있다고 내다봤다. 전문가들은 이와 같은 급격한 온난화는 빙하 융해와 해수면 상승, 기상이변 심화를 초래하고, 특히 빈곤층과 저개발국에 더 큰 피해를 가중시킬 것이라고 우려했다. 실제로 보고서는 지구의 에너지 불균형(Earth’s energy imbalance), 즉 지구 기후 시스템에 축적되는 초과 열량이 1970~1980년대보다 2배 이상 증가했고, 2010년대 대비 약 25% 증가했다고 밝혔다. 이 열의 약 90%는 해양에 흡수되며, 이는 해양 생태계 교란과 해수면 상승을 동반한다. 보고서는 또, 해수면 상승 속도가 1990년대 이후 두 배로 빨라졌고, 이는 전 세계 해안 지역 거주자 수천만 명의 홍수 위험을 증가시키고 있다고 경고했다. 이러한 상황에도 불구하고 일부 희망적인 조짐도 언급됐다. 최근 몇 년 사이 청정에너지 기술의 확산으로 배출 증가 속도는 다소 둔화되고 있다는 것이다. 그러나 과학자들은 기술 의존적 접근만으로는 온난화를 되돌릴 수 없다고 강조했다. 임페리얼 칼리지 런던의 기후정책 전문가 요에리 로헬히 교수는 "1.5도를 넘는 초과 상태에서는, 대기 중 이산화탄소를 다시 제거하더라도 현재의 피해를 완전히 되돌리기는 어렵다"고 말했다. 그는 이어 "앞으로 10년간의 배출 감축 노력은 지구 온난화 속도를 결정짓는 핵심 변수이며, 온도 상승의 매 0.1도마다 피해 규모와 인류의 삶의 질에 중대한 차이를 만들 것"이라고 강조했다. 기후위기는 이미 진행 중이며, 단기적 기준이 아닌 지속적인 정책 전환과 감축 이행이 요구되는 시점이다. 보고서는 "지구 평균기온 상승 2도와 1.5도는 그 영향 면에서 질적으로 다른 결과를 초래할 수 있다"며 "지금의 선택이 미래 세대의 삶을 좌우할 것"이라고 덧붙였다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(148)] 지구, 3년 내 1.5도 임계치 초과 위기⋯기후과학자들 '탄소 예산 고갈' 경고
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[퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다
- 138억 년 우주 역사의 정설인 '빅뱅 이론'의 가장 강력한 증거가 흔들리고 있다. 독일 본 대학교, 체코 프라하 대학교, 중국 난징 대학교 공동 연구팀은 우주 전체에 희미하게 퍼져 있는 '우주 마이크로파 배경 복사(CMB)'의 정체를 두고 새로운 해석을 내놨다고 밝혔다. 연구팀은 이 배경 복사의 상당 부분이 초기 은하 형성 과정에서 나온 빛일 수 있으며, 기존 학계의 측정이 과대평가됐을 가능성이 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 세계적인 학술지 '핵물리학 B(Nuclear Physics B)' 최신호에 실려 우주론에 새로운 파장을 일으키고 있다. 현대 표준 우주론에 따르면, 우주는 약 138억 년 전 대폭발, 즉 빅뱅으로 탄생했다. 폭발 후 38만 년이 지나 우주가 충분히 냉각되자 빛이 비로소 자유롭게 퍼저나갈 수 있었는데, 이를 '우주 마이크로파 배경 복사(the cosmic microwave background radiation, 빅뱅 잔광)'라고 부른다. 과학계는 이 태고의 빛을 빅뱅의 결정적 증거이자 초기 우주의 모습을 담은 '스냅샷'으로 여겨왔다. 특히 배경 복사에 나타나는 미세한 온도 차이, 즉 비등방성(anisotropy)은 은하와 우주 거대 구조를 만든 초기 우주의 미세한 밀도 변화를 보여주는 증거로 해석됐다. '빅뱅의 메아리'에 드리운 의문 그러나 연구를 이끈 본대학교 파벨 쿠루파 교수는 "우리의 계산에 따르면, 이 우주 마이크로파 배경 복사는 이예 존재하지 않을 수도 있다"며 "적어도 우리는 그 정도가 과대평가됐다고 확신한다"고 주장했다. 연구팀은 우주에서 가장 먼저 생긴 것으로 알려진 '타원은하'에 주목했다. 연구팀은 현재 은하들 사이의 거리와 우주의 팽창 속도를 역으로 계산해, 타원은하들이 우주 초기에 불과 수억년이라는 짧은 기간에 집중적으로 만들어졌다고 밝혔다. 연구에 참여한 닌징대학교 에다 게르고 박사는 " 이 기간에 타원은하를 이루는 수천억 개의 별들이 폭발적으로 타오르며 엄청난 빛을 뿜어냈다"고 설명했다. 여구팀은 당시 별들의 핵융합 활동이 현재보다 수천배 더 밝았을 것으로 추정하며, 이때 나온 '초기 별빛'은 너무나 강력해 138억년이 지난 지금도 관측할 수 있다"고 덧붙였다. 우주 탄생의 청사진이 흔들인다 게르고 박사는 "우리의 계산은 현재 관측되는 우주 마이크로파 배경 복사의 최소 1.4%가 바로 이 타원은하 형성 과정에서 비롯됐음을 보여준다"며 "심지어 배경 복사 전체가 이 초기 빛일 가능성도 있다"고 말했다. 이 주장이 사실이라면 우주론의 근간이 흔들린다. 지금까지 과학자들은 배경 복사의 미세한 온도 차이를 초기 우주의 밀도 차이로 해석했고, 이 미세한 불균일성 덕분에 물질이 뭉쳐 은하가 태어날 수 있었다고 설명했다. 하지만 젠체 신호의 1.4% 이상이 후대 은하 형성의 빛 탓이라면, 이 메시한 온도 차이 측정의 신뢰성은 크게 떨어진다. 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 예상을 뛰어넘는 초기 거대 은하들을 잇달아 발견하면서, 기존 우주 초기 구조 형성 모델에 대한 의문이 커지고 있다. 다만 이번 연구는 아직 초기 단계이며, 과학계의 폭넓은 지지를 얻지는 못했다. 최근 '킬로디그리 서베이(Kilo-Degree Survey)' 같은 대규모 관측 결과는 여전히 표준 우주론과 잘 들어맞는다. "빅뱅은 없었다"…더 과감한 주장도 크루파 교수는 "우리 결과는 표준 우주론 모델에 문제가 된다"며 "적어도 부분적으로는 우주의 역사를 다시 써야 할 필요가 있을지 모른다"고 강조했다. 한편, 표준 우주론의 핵심 증거에 의문을 제기하는 연구 말고도, 빅뱅 자체를 대체하는 새로운 우주 기원 모델도 등장해 학계의 주목을 받고 있다. 영국 포츠머스 대학교 우주론 및 중력 연구소 엔리케 가스타냐가 교수가 이끄는 국제 물리 연구팀은 학술지 '피지컬 리뷰 D(Physical Review D)'를 통해 빅뱅이 우주의 시작이 아니라는 '블랙홀 우주(Black Hole Universe)' 모델을 내놨다. 이 모델은 우리 우주가 더 큰 부모 우주 안에서 만들어진 거대 블랙홀 내부의 중력 붕괴와 그에 따른 '반동(bounce)'의 결과물이라는 주장이다. 무(無)에서의 창조가 아닌, 중력과 양자역학으로 이뤄지는 우주 순환의 한 과정이라는 설명이다. 가스타냐가 교수는 "빅뱅 모델은 물리 법칙이 붕괴하는 무한 밀도의 한 점에서 시작한다. 이는 우주의 시작이 완전히 이해되지 않았음을 보여주는 심각한 이론상의 문제"라고 지적했다. 그의 연구팀은 중력 붕괴가 반드시 특이점으로 끝나지 않으며, 양자 효과를 생각하면 고밀도 상태에 이른 물질 구름이 다시 팽창하는 새로운 단계로 '반동'할 수 있다고 설명했다. '새로운 우주론' 향한 과학계의 논쟁 이 모델은 기존 물리학 체계 안에서 설명될 뿐 아니라, 관측으로 검증할 수 있는 예측을 내놓는다는 점이 강점으로 꼽힌다. 대표적으로 우리 우주가 지구 표면처럼 미세하게 휘어져 있다고 예측한다. 유럽우주국(ESA)의 아라키스(ARRAKIHS) 우주 미션은 은하 외곽의 극도로 희미한 구조를 관측해, 이런 새로운 우주 모델의 예측을 검증하는 데 핵심 역할을 할 전망이다. 우주의 기원을 설명하는 표준 모델은 이처럼 다양한 방면에서 새로운 도전을 맞고 있으며, 우주론의 역사를 새로 쓸 논쟁은 이제 막 시작됐다.
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[퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다
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[우주의 속삭임(122)] 달 표면서 발견된 유리구슬, 고대 화산 분출로 형성된 '우주의 타임캡슐'
- "보석인가, 화산재인가." 1969년 인류가 처음 달에 발을 디딘 이래 반세기 넘게 정체가 불분명했던 주황색 유리구슬의 기원이 56년 만에 밝혀졌다. 미국 아폴로 탐사대가 수집한 이 미세한 유리구슬은 달의 고대 화산 활동이 남긴 결정체로, 약 33억~36억 년 전 분화 활동의 흔적으로 추정된다고 어스닷컴, 라이브 사이언스 등 외신이 16일(현지시간) 보도했다. 각 구슬의 크기는 1mm미만이고, 33억~36억년 전 분출됐지만 그 안에는 달의 화산 활동 일지가 담겨 있다고 어스 닷컴이 전했다. 최첨단 분석 기술로 50년 만에 내부 성분 첫 정밀 규명 미 항공우주국(나사·NASA)의 아폴로 임무 당시 수거된 이 구슬은 각각 모래알보다도 작으며, 당시 예상됐던 회색 암석과 달먼지를 벗어난 예외적인 샘플로 주목받았다. 겉보기에 보석처럼 빛나는 이 구슬들은 사실상 '화산의 타임캡슐'로, 대기와 풍화작용이 없는 달의 표면에서 원형 그대로 보존되어 왔다. 과학자들은 오랜 기간 이 샘플을 분석하지 못한 채 보관만 해왔다. 당시 기술로는 구슬 내부 구조를 정밀 분석하는 것이 불가능했기 때문이다. 그러나 최근 고에너지 이온빔과 전자현미경 등 첨단 장비를 활용한 비파괴 분석 기술이 진전을 이루면서, 구슬 내부의 광물과 화학 성분을 정밀하게 확인할 수 있게 됐다. 세인트루이스 워싱턴대학과 브라운 대학의 토마스 윌리엄스, 스티븐 파먼, 알베르토 살, 케빈 라이언 오글리오레가 이번 연구에 참여했다. 오글리오레의 연구실에서는 샘플에 이온을 쏘아 한 번에 한 원자씩 조각을 세는 나노심스(NanoSIMS) 장비를 사용했다. 또한 협력 기관의 보완적 현미경과 원자 탐침 단층촬영 시스템이 전체적인 구슬의 그림을 완성했다. 연구팀은 다양한 색과 조성을 가진 유리구슬들이 각기 다른 종류의 화산 분출에서 형성됐음을 확인했다. 대표적으로 주황색 구슬은 고온의 현무암질 용암이 순간적으로 응고되며 형성된 것이며, 검은색 구슬은 보다 깊은 내부의 마그마 성분을 반영한다는 분석이다. 우주비행사들은 1972년 쇼티 크레이터에서 최초의 오렌지색 퇴적물을 발견했고, 연구를 위해 해당 토양을 수 파운드 포장해 지구로 가져왔다. 연구팀에 따르면 주황색 등의 밝은 색상은 달의 다른 곳에서 발견된 어두운 녹색 구슬과 달리 티타늄이 풍부한 마그마를 상징한다. 이들 유리구슬은 약 33억~36억 년 전, 달이 아직 지질학적으로 활발하던 시기의 폭발적인 화산 활동에서 비롯된 것으로 보인다. 대기가 없는 환경에서 분출된 용암 방울이 진공 상태에서 즉시 냉각되며 유리질 형태로 굳어진 것이다. 하와이의 킬라우에아 용암 분출과 유사하지만, 공기가 없는 우주 공간이라는 점에서 근본적인 차이를 보인다. 아폴로 샘플, 태양계 형성과 행성 진화 연구에 기여 기대 이번 연구는 단순한 지질 구조 분석을 넘어, 태양계 초기 행성의 열역학적 진화와 내핵 활동, 그리고 휘발성 원소의 분포에 대한 단서를 제공할 수 있다는 점에서 큰 의의를 지닌다. 어스닷컴에 따르면 수성이나 일부 소행성처럼 대기가 없는 행성과 위성도 달과 비슷한 화산쇄설물 활동이 일어났을 경우 분출된 흔적이 보전된 표면 물질을 가질 수 있다. 달 샘플에서처럼 연구자들에게 향후 화성의 위성이나, 예를 들어 NASA의 소행성 우주 탐사선 오시릭스-렉스가 소행성 베누에서 지구로 귀환시킨 베누의 표토와 같은 다른 임무에서 얻은 샘플을 연구하는 데 있어 기준을 제시할 수 있다는 점에서 의의가 크다. 연구에 참여한 케빈 오글리오레(Kevin R. Ogliore) 교수는 이 구슬들을 "고대 달 화산학자의 일기장을 읽는 것과 같다"고 표현하며, "달 내부의 진화 과정과 그 당시의 조건을 이해하는 데 있어 핵심적 단서가 될 수 있다"고 말했다. 해당 연구는 학술지 이카루스(Icarus)에 게재됐다. 이번 발견은 아폴로 탐사 이후 장기간 보관돼 있던 샘플이, 첨단 분석 기술의 발전을 통해 새로운 과학적 가치를 창출할 수 있음을 보여주는 대표적 사례로 평가된다. 달 표면의 작은 유리구슬 하나하나가 달의 과거는 물론, 태양계의 형성 과정까지도 조망할 수 있는 단서가 될 수 있다는 점에서 향후 추가 연구가 기대된다.
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[우주의 속삭임(122)] 달 표면서 발견된 유리구슬, 고대 화산 분출로 형성된 '우주의 타임캡슐'
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이스라엘, 이란 핵시설 전격 공습⋯코스피 급제동
- 이스라엘이 13일 새벽 이란 핵시설을 전격 공습했다는 보도가 나오면서 글로벌 금융시장이 요동치고 있다. 미국발 관세 갈등에 더해 이스라엘의 이란 핵시설 선제 타격 소식까지 겹치면서 금융시장에 복합 악재가 드리운 것. 중동발 충격파는 국내 증시와 외환시장에도 즉각 반영되며, 상승 흐름을 이어가던 코스피는 급반락했고 원화 가치는 약세로 돌아섰다. 코스피는 이날 장 초반 상승세로 출발했지만, 공습 소식 이후 하락 전환해 2,900선 아래로 밀렸다. 외국인과 기관은 대규모 매도에 나섰고, 원/달러 환율도 1,360원대 후반으로 반등했다. 국제유가(WTI)는 10% 넘게 급등하며 배럴당 75달러를 돌파했고, 금값도 2% 이상 상승했다. 반면 가상자산은 하락세로 전환됐다. 정부는 긴급상황점검회의를 소집해 대응 방안을 논의 중이다. [미니해설] 중동 긴장에 주가·원화 급제동⋯유가 급등 13일 새벽(현지시간), 이스라엘이 이란의 핵시설을 겨냥한 선제 타격을 감행했다는 소식이 전해지며 국내외 금융시장이 민감하게 반응하고 있다. 이번 공습은 나탄즈 등 이란 핵시설과 핵 과학자들을 겨냥한 것으로 알려졌으며, 이스라엘 정부는 즉각 국가 비상사태를 선포하고 주민 대피령을 내리는 등 초강경 대응에 나섰다. 이에 따라 이란의 보복 가능성이 거론되며 중동발 지정학적 리스크가 급격히 부상하고 있다. 국내 금융시장도 흔들렸다. 코스피 지수는 이날 2,930선에서 출발했으나 공습 보도 이후 하락세로 전환, 장중 2,900선을 하회했다. 7거래일 연속 상승하며 8.24% 올랐던 코스피는 하루 만에 상승 모멘텀을 잃었다. 외국인은 399억 원, 기관은 5,164억 원어치를 순매도했으며, 개인 투자자만 5,533억 원을 순매수하며 방어에 나섰다. 환율도 출렁였다. 서울 외환시장에서 원/달러 환율은 장 초반 1,355.0원에 출발했지만 곧바로 방향을 틀어 1,360원대 후반에서 거래됐다. 위험 회피 심리가 강해지면서 안전자산 선호 현상이 뚜렷해진 것으로 분석된다. 국제유가는 지정학적 불안에 즉각 반응했다. 뉴욕상업거래소(NYMEX)에서 서부텍사스산원유(WTI) 선물은 배럴당 75달러를 넘어서며 전일 대비 10% 넘게 급등했다. 이란이 보복에 나서 호르무즈 해협을 봉쇄할 경우 원유 공급 차질이 발생할 수 있다는 우려가 반영된 결과다. 금 역시 안전자산 수요 증가로 가격이 뛰었다. 한국거래소에 따르면 1㎏짜리 KRX 금 현물은 g당 15만원대에 거래되며 전일 대비 2% 이상 상승했다. 반면 가상자산은 위험자산으로 분류돼 급락세를 보였다. 업비트에서 비트코인은 1억4000만 원대에서 1% 넘게 하락했고, 이더리움은 5% 넘게 빠져 340만 원대에 머물렀다. 이번 사태는 단순한 국지 분쟁이 아닌, 중동의 안보 지형과 국제 에너지 수급에 큰 영향을 줄 수 있는 사건으로 평가된다. 특히 이란이 핵시설에 대한 공격을 '레드라인'으로 간주해왔던 만큼 군사적 충돌이 격화될 가능성도 있다. 한지영 키움증권 연구원은 "미국과 이란이 핵 보유 문제로 협상이 교착 상태에 빠지면서 이스라엘의 공습이라는 형태로 분출된 것으로 보인다"며 "주식시장에서는 그간 상승세에 대한 조정 명분으로 작용하고 있다"고 설명했다. 그는 이어 "이번 사태의 핵심은 이란이 실제 핵시설을 타격당했다고 판단하는지, 이에 어떤 수준의 보복을 감행할 것인지에 달렸다"며 "현시점에서는 미국과 이란의 공식 반응을 지켜보며 리스크를 관리할 필요가 있다"고 조언했다. 시장에서는 이스라엘과 이란 간 무력 충돌이 확대될 경우, 글로벌 경기와 원자재 수급 전반에 악영향을 줄 것으로 보고 있다. 특히 미국의 대중국 고율 관세 부과 이슈가 여전히 잠재 리스크로 남아 있는 상황에서 중동까지 불안정해지며 금융시장에 복합 악재가 겹친 형국이다. 위재현 NH선물 이코노미스트는 "이스라엘과 이란 간 전면전 가능성은 아직 현실화되지 않았지만, 호르무즈 해협 차단 같은 극단적 시나리오까지 감안해야 한다"며 "달러 강세 전환 가능성 역시 배제할 수 없다"고 분석했다. 정부는 이날 오후 이형일 기획재정부 1차관 주재로 긴급상황점검회의를 소집하고 금융시장 불안에 대한 대응책을 논의할 예정이다. 외교 안보와 경제 이슈가 동시에 얽힌 이번 사태는 향후 한국 경제에 미치는 영향을 주의 깊게 살펴야 할 중대한 변수로 떠올랐다.
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이스라엘, 이란 핵시설 전격 공습⋯코스피 급제동
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[퓨처 Eyes(88)] RNA, 스스로 복제하다⋯생명 기원 미스터리 풀 실마리
- 인류의 기원은 어디일까. 우리는 과연 어디에서 왔을까. 수천년 동안 인류의 지적 호기심을 자극해온 이 바탕이 되는 질문에 과학이 한 걸음 더 다가섰다. 최근 과학자들이 실험실 환경에서 생명 탄생의 가장 초기 단계로 여기는 리보핵산(RNA)의 자가 복제 과정을 일부 재현하는 데 성공하면서, 지구 최초의 생명체가 어떻게 등장했는지에 대한 수수께끼를 푸는 데 중요한 실마리를 제공하고 있다. 이는 약 40억 년 전 단백질이나 DNA(디옥시리보핵산) 보다 먼저 RNA가 생명 활동의 중심이었으리라는 'RNA 세계' 가설에 힘을 싣는 연구 결과로 주목받는다. 생명의 설계도이자 일꾼, RNA 대부분의 진화생물학자는 지구가 약 4억 년 동안 'RNA 세계'였다고 본다. 이 가설의 핵심은 생명의 시작이 정교한 DNA나 단백질이 아닌 상대적으로 단순한 구조의 RNA에서 비롯됐다는 것이다. RNA는 오늘날 우리 몸 속에서 유전 정보를 전달하거나 단백질을 만드는 데 관여하는 물질이다. RNA는 DNA처럼 유전 정보를 저장하는 능력과 단백질처럼 화학 반응을 돕는 효소 기능을 일부 함께 수행한다는 점이 중요하다. 즉, RNA는 정보 저장과 기능 수행이라는 생명의 두 가지 핵심 역할을 혼자 해낼 수 있는 다재다능한 분자다. 과학자들은 이런 RNA가 스스로 복제하며 점차 복잡한 생명 시스템으로 진화했을 것으로 추정하고 있다. 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 제임스 애트워터 박사는 RNA를 두고 "이것이 생물학을 움직인 분자였다"고 표현하며 그 중요성을 강조했다. 하지만 이 RNA 세계 가설에는 큰 어려움이 있었다. 첫째, 현재 살아있는 생물에게서 이 '최초 RNA 복제자'의 명확한 흔적을 찾기 어렵다는 점이다. 둘째, 초기 지구와 비슷한 환경에서 RNA가 스스로 복제하는 과정을 실험실에서 성공적으로 재현하지 못했다는 점이다. RNA 분자는 DNA처럼 두 가닥이 서로 꼬인 이중 나선 구조를 이룰 수 있는데, 이 RNA 이중 나선은 DNA와 견주어 결합력이 훨씬 강하다. 이 때문에 두 가닥을 분리해 각각을 바탕으로 새로운 RNA 가닥을 만드는 복제 과정이 매우 어렵다. 마치 단단히 붙은 테이프 두 장을 떼어 복사본을 만들려는 것과 비슷하다. 풀리지 않던 RNA 복제의 수수께끼 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 케임브리지 MRC 분자생물학 연구소 공동 연구팀은 이러한 어려움을 극복하기 위해 RNA에 대한 새로운 접근을 시도했다. 연구팀은 국제 학술지 '네이처 케미스트리'에 발표한 논문에서 특정 조건으로 RNA의 부분 자가 복제를 이끄는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀이 주목한 것은 '트리뉴클레오타이드', 즉 세 개의 RNA 문자(핵산의 기본 단위인 뉴클레오타이드가 세 개 이어진 것)로 이루어진 짧은 RNA 조각인 '삼중항 RNA'였다. 애트워터 박사는 "우리가 사용한 삼중 뉴클레오타이드라고 불리는 RNA의 삼중항 또는 세 글자 구성 요소는 오늘날 생물학에서는 찾을 수 없지만, 훨씬 쉬운 복제를 가능하게 한다. 가장 초기 형태의 생명체는 우리가 알고 있는 어떤 생명체와도 상당히 달랐을 것이다"라고 설명했다. 오늘날 세포 안에서 단백질을 만드는 정보 단위가 세 개의 염기(코돈)로 이루어진다는 점을 생각하면 이 삼중항 RNA의 역할은 흥미롭다. 애트워터 박사는 "생물학이 과거에 RNA를 복사하는 방식과 오늘날 생물학이 RNA를 사용하는 방식 사이에 관계가 있을 수 있다"고 언급했다. 실험실에서 찾은 생명 탄생의 조건 연구팀의 실험 과정은 초기 지구의 특정 환경 변화를 따랐다. 먼저, 복제의 바탕이 될 긴 RNA 가닥과 많은 양의 삼중항 RNA 조각들을 물에 넣고 용액을 산성으로 만든 뒤 80°C까지 가열했다. 뜨거운 온도와 산성 조건은 긴 RNA 가닥의 이중 나선 구조를 풀어 헤쳐 단일 가닥으로 만들고, 이 단일 가닥에 상보적인 삼중항 RNA 조각들이 달라붙도록 이끈다. 마치 긴 사다리의 한쪽 면에 짧은 가로대 조각들이 붙는 것과 같다. 이렇게 삼중항 RNA 조각들이 달라붙으면 원래 RNA 가닥들이 다시 서로 강력하게 결합하는 것을 막는 효과가 있다. 다음으로, 연구팀은 이 용액을 알칼리성으로 바꾸고 영하 7°C로 빠르게 냉각해 얼렸다. 물이 얼면서 RNA와 삼중항 RNA 조각들은 얼음 결정 사이의 좁은 액체 공간에 높은 농도로 모인다. 바로 이 조건에서 RNA 효소(화학 반응을 돕는 RNA)가 활성화해, 주형 RNA 가닥에 붙어 있던 삼중항 RNA 조각들을 마치 구슬을 꿰듯 하나로 길게 이어 새로운 RNA 가닥을 만든다. 연구팀이 녹인 뒤 수소 이온 농도(pH)와 온도를 조절하자 RNA는 거듭 복제됐다. 애트워터 박사는 "우리가 설계한 변화하는 조건이 예를 들어 밤낮의 온도 변화나 뜨거운 암석이 차가운 대기와 만나는 지열 환경과 같이 자연스럽게 생길 수 있다"고 말했다. 그는 또한 " 오늘날 지구에서 그 재료들을 찾을 수 있다. 아이슬란드 온천은 우리가 실험실에서 사용하는 것만큼 산성인 것을 포함해 다양한 이온 농도(pH)를 가질 수 있다"고 덧붙이며, 이런 과정이 자연적인 담수 환경 예를 들어 지열 활동이 활발한 연못이나 호수에서 일어났을 가능성을 내비쳤다. 소금물은 어는 과정을 방해해 이 과정에 알맞지 않다고 한다. 한 걸음 다가선 생명의 기원, 남은 과제들 이번 실험으로 연구팀은 약 180개 문자로 이루어진 RNA 효소 가닥 가운데 약 17%인 최대 30개 문자까지 성공적으로 복제했다. 이는 완전한 자가 복제에는 이르지 못하지만, RNA가 스스로 복제할 수 있는 가능성을 실험으로 보여준 중요한 성과다. 연구팀은 사용한 RNA 효소의 효율을 높이면 완전한 복제도 가능할 것으로 기대한다. MRC 분자생물학 연구소 필리프 홀리거 박사는 "생명은 정보를 통해 순수 화학과 분리된다. 이 정보는 유전 물질에 암호화된 분자 기억으로 한 세대에서 다음 세대로 전달된다. 이 과정이 일어나려면 정보가 복사, 즉 복제되어 전달되어야 한다"고 강조하며 이번 연구의 뜻을 설명했다. 정보의 복제와 전달이야말로 생명 현상의 바탕이기 때문이다. 또한 이번 연구에서 사용한 삼중항 RNA의 역할을 두고 위스콘신-매디슨 대학교 재커리 애덤 박사는 "RNA 뉴클레오타이드 삼중항은 모든 세포에서 번역 때 매우 특정한 정보 기능을 수행한다"며, "이 논문은 RNA 뉴클레오타이드 삼중항이 살아있는 세포가 나타나기 전에 했을 수 있는 순전히 화학 역할, 즉 비정보 기능을 가리킬 수 있다는 점에서 흥미롭다"고 평가했다. 이는 삼중항 RNA가 정보 전달 기능 이전에 구조나 화학 역할을 먼저 했을 가능성을 보여준다. 연구팀은 과거 자연 복제에 가장 많이 관여했을 삼중항들이 가장 강하게 결합하며, 최초 유전 코드가 이런 삼중항 세트로 이루어졌으리라는 또 다른 흥미로운 연결고리도 내놓았다. 물론 이번 연구 결과가 생명 기원의 모든 궁금증을 풀어주는 것은 아니다. 아직 부분 복제에 머물고 있으며, 초기 지구의 복잡하고 다양한 환경 조건을 실험실에서 완벽히 재현하기에는 한계가 있다. 그럼에도 이번 성과는 지구의 오랜 RNA 세계가 실제로 자가 복제 능력을 가졌을 수 있다는 구체적인 증거를 보여주며, 생명 탄생이라는 궁극적인 물음을 향한 과학 탐구에 중요한 이정표를 세웠다고 할 수 있다. 인류의 오랜 궁금증을 풀려는 과학자들의 여정은 앞으로도 계속될 것이다.
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[퓨처 Eyes(88)] RNA, 스스로 복제하다⋯생명 기원 미스터리 풀 실마리
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[기후의 역습(146)] 해양 산성화, 인류 경고등 켜졌다⋯지구 생태계 9대 한계 중 7개 돌파
- 전 세계 해양의 산성화가 과학자들의 예측보다 훨씬 빠르게 진행되며, 지구 해양 생태계에 심각한 위협을 가하고 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 플리머스 해양연구소(PML)와 미국 해양 대기청(NOAA) 등 국제 연구진이 공동으로 수행한 연구에 따르면, 해수면 아래 200m 이하 심해의 약 3분의 2와 그 위의 약 절반에서 이미 '안전 기준'을 넘어선 수준의 산성화가 진행 중인 것으로 확인됐다. 연구진은 이를 '지구 위험 한계선(planetary boundary)'를 넘는 수준이라 규정하며, 해양 생물다양성과 연안 경제에 대한 직접적인 위협으로 경고했다. 해당 내용에 대해서는 더 힐, 가디언 등 다수 외신이 보도했다. 이번 연구는 지난 10일(현지시간) 국제학술지 '글로벌 체인지 바이올로지(Global Change Biology)'에 게재됐다. 영국 플리머스 해양연구소(PML)의 해양과학 책임자인 스티브 위디콤 박사는 "해양 산성화는 해양 생태계와 연안 지역 경제에 있어 시한폭탄"이라며 "산호초와 조개류 산업은 물론, 관광과 수산업까지 생태 기반 산업 전체가 심각한 영향을 받을 것"이라고 강조했다. 이번 연구의 공동 수행 기관인 미국 해양대기청(NOAA)은 지구온난화 연구 활동으로 인해 트럼프 행정부로부터 예산 삭감 압박을 받고 있는 기관이다. 심해에서 먼저 무너지는 생태계 기반 이 연구의 주요 저자인 PML의 헬렌 핀들리 박사는 "대부분의 해양 생물은 표층보다 더 깊은 바다에 서식한다"며 "심층 해수의 변화는 생물종에 미치는 영향이 더욱 클 수 있다"고 우려했다. 특히 미국 서부 해안 근처의 심해에서는 게와 연어 어장이 분포한 지역에서 가장 급격한 산성화가 나타나고 있는 것으로 조사됐다. 산성화의 근본 원인은 인류의 화석연료 사용이다. 석탄·석유·천연가스 연소로 배출된 이산화탄소는 바다에 흡수되며 산을 형성하고, 이는 해수를 점점 더 산성화시킨다. 산성화가 진행될수록 바다 생물의 주요 구성 성분인 탄산칼슘 농도가 낮아져 산호와 조개류 등 기초 생물군의 생존이 위협받는다. 연구진은 해양 내 탄산칼슘 농도가 산업화 이전보다 20% 이상 감소한 시점이 이미 5년 전 도달했을 가능성이 높다고 지적했다. 이는 독일 포츠담 기후영향연구소가 제시한 지구 생태계 유지에 필요한 '9대 행성 경계' 중 7개를 인류가 이미 넘어섰음을 시사한다. 산성화가 가속하는 지구 온난화 해양은 지금까지 인류가 배출한 이산화탄소(CO₂)의 약 3분의 1을 흡수해 왔으며, 동시에 지구 표면이 받을 수 있었던 열의 약 90%를 흡수해 지구 온난화를 완화하는 역할을 해왔다. 그러나 해양이 흡수할 수 있는 이산화탄소의 포화점이 가까워지면서 표면 온난화 속도는 더 빨라질 수 있다. 이와 함께 해양은 지구 산소의 절반 이상을 공급하는 주요 생태 기반이지만, 산성화와 온난화로 인해 이 산소 생산 기능 역시 약화될 것으로 예상된다. 특히 해수 내 산소 농도는 수심 아래에서 빠르게 감소 중이며, 대기 중 산소 농도마저 장기적으로 감소할 위험이 있다. 위디콤 박사는 "해양 산성화는 단순한 환경 문제가 아니라 인류의 생존과 직결된 문제"라며 "해양 생태계의 붕괴는 수조 원대 경제 가치를 위협할 뿐 아니라, 인류가 의존해온 산소 공급 체계마저 흔들 수 있다"고 경고했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(146)] 해양 산성화, 인류 경고등 켜졌다⋯지구 생태계 9대 한계 중 7개 돌파
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메타, 로봇·자율주행차 기술 개발 위한 AI '월드 모델' 출시
- 페이스북 모회사 메타플랫폼(이하 메타)은 11일(현지시간) 3D 환경과 물리적 객체의 움직임을 더 잘 이해할 수 있는 새로운 인공지능(AI) '월드 모델'을 출시한다고 밝혔다. 로이터통신과 CNBC 등 외신들에 따르면 '월드 모델'은 AI가 물리적 세계의 규칙을 배우고 스스로 시뮬레이션할 수 있도록 만든 시스템으로 메타는 '브이-제파2(V-JEPA 2)'라는 이름의 자체 모델이 물리적 세계를 이해하고 예측하고 계획할 수 있다고 설명했다. 물리적 세계의 논리를 토대로 AI가 실제 행동을 하기 전에 미리 시뮬레이션을 구축하며 이를 통해 AI가 더 인간과 유사한 방식으로 학습하고 계획하고 결정을 내릴 수 있게 도움을 준다고 덧붙였다. 예를 들어 공이 테이블에서 굴러떨어지면 낙하한다는 것을 이해하거나, 시야에서 물체가 사라지더라도 잠깐 어딘가에 가려졌을 뿐 완전히 없어진 게 아니라는 물리적 세계의 원리를 AI가 이해하도록 돕는다는 것이다. 메타는 이 모델이 물리적 환경을 실시간으로 이해하고 움직이는 배달 로봇이나 자율주행 차량 등의 기술 개발에 큰 이점을 제공할 수 있다고 강조했다. 메타의 수석 AI 과학자인 얀 르쿤은 "기계가 물리적 세계를 이해하게 하는 것은 언어를 이해하게 하는 것과는 매우 다르다"며 이 모델이 기존의 대규모 언어 모델(LLM)과는 다르다고 말했다. 그는 이어 "월드 모델은 AI가 세상을 이해하고 자신의 행동 결과를 예측하기 위한 현실의 추상적인 '디지털 트윈'과 같다"며 "이를 통해 AI는 주어진 임무를 완수하기 위한 행동 계획을 세울 수 있다"고 설명했다. 최근 오픈AI의 챗GPT나 구글 제미나이와 같은 생성형 AI 앱의 기반이 되는 대규모 언어 모델을 넘어서는 기술을 모색하면서 월드 모델이 주목받고 있다. 선도적인 AI 연구자 페이페이 리는 지난해 9월 물리적 세계의 구조를 더 잘 이해할 수 있는 대규모 월드 모델을 만드는 것을 목표로 하는 '월드 랩스(World Labs)'라는 새로운 스타트업을 설립하고 2억3000만 달러를 유치했다. 구글의 AI 조직인 딥마인드는 게임과 3D 환경을 실시간으로 시뮬레이션할 수 있는 '제나이(Genie)'라고 불리는 자체 월드 모델을 개발해 왔다.
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- IT/바이오
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메타, 로봇·자율주행차 기술 개발 위한 AI '월드 모델' 출시
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[글로벌 핫이슈] 혹등고래, 인간에게 말거나?⋯'버블 링' 포착, 비언어적 교감 가능성 제기
- 혹등고래가 인간과의 교감을 시도하는 듯한 행동으로 '버블 링(bubble ring)'을 형성하는 장면이 과학자들에 의해 최초로 포착됐다. 이는 먹이활동이나 짝짓기와는 무관한 상황에서 나타난 행동으로, 고래의 창의성과 호기심을 보여주는 이례적인 사례로 평가된다. 미국 SETI연구소와 캘리포니아대 데이비스 캠퍼스(UC 데이비스) 공동 연구팀은 하와이, 도미니카공화국, 프랑스령 모레아, 미국 대서양 연안 등에서 12차례에 걸쳐 총 11마리의 혹등고래가 39개의 버블 링을 만들어내는 장면을 기록했다고 밝혔다. 연구 결과는 학술지 '해양 포유동물 과학(Marine Mammal Science)에 게재됐다. 해당 연구에 대해서는 BBC 야생동물 매거진, 어스닷컴, IFL사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 정확한 표현으로 '버블 스모크 링(bubble smoke ring)'은 고래가 사냥 시 사용하는 '버블 넷(bubble net)'과는 다른 형태로, 수면 아래에서 회전하며 올라오는 연기처럼 둥근 고리 모양의 기포다. 연구진은 이 링이 공격이나 먹이 활동 중이 아닌, 인간을 향해 다가가는 느린 움직임 속에서 생성됐다는 점에 주목했다. 특히 한 개체는 한쪽 콧구멍만 사용해 링을 만드는 정교한 행동을 보여, 대형 해양 포유류의 미세 운동 능력을 뒷받침하는 증거로 분석됐다. IFL사이언스에 따르면 혹등고래는 거품을 이용한 다양한 작품을 만들어낸다. 협력하여 만든 나선형 거품 그물부터 공중으로 솟아오르는 거품 구름까지 다양하다. 연구팀은 특히 물기둥 위로 솟아오르는 버블 링에 관심을 가졌는데, 이는 파이프를 불어서 나오는 연기 고리와 유사하다. 버블 링의 사진과 영상은 고래 관찰 여행, 소형 비행기, 개인 선박 등 다양한 출처를 통해 수집됐다. 연구팀은 또한 드론 영상을 분석해 사람이 없는 상황에서도 혹등고래가 버블링을 생성하는지 확인했다. 버블 링 형성 12회 중 10회는 고래 근처에 사람이나 수영객이 있는 상황에서 진행되었으며, 12회 중 6회에는 고래가 한 마리 이상 있었다. 연구팀은 이 과정에서 사람이나 다른 고래에 대한 공격적인 행동은 없었다고 보고했으며, 오히려 고래들이 이러한 상황에서도 여유를 즐기고 호기심을 보였다고 추정했다. 연구를 이끈 프레드 샤프 박사와 조디 프레디아니 박사는 "혹등고래는 복잡한 사회 구조를 지니고 있으며, 다양한 음향 신호와 기포를 활용한 도구적 행동을 한다"고 설명했다. 이어 "이번 관찰은 이들이 단순한 놀이 이상의 목적, 즉 인간과의 상호작용이나 의도적 신호를 보냈을 가능성을 시사한다"고 덧붙였다. 연구팀은 드론 영상과 수중 촬영을 통해 대부분의 버블 링이 고래가 인간이나 보트에 가까이 접근한 직후 발생했으며, 일부 개체는 수영자를 링으로 감싸는 행동을 보였다고 전했다. 이 같은 행동은 자발적이고 반복적으로 나타났으며, 링 형성과 함께 머리를 수면 위로 들어 올리거나 해조류를 가지고 노는 등의 놀이성 징후도 동반됐다. SETI연구소의 라우런스 도일 박사는 "지금까지 외계 생명체 탐사에서 중요한 전제 중 하나는 상대방이 의사소통 의지를 가진 존재라는 점"이라며 "혹등고래의 독립적인 진화 과정에서 나타난 호기심은 이 가정을 지지하는 또 하나의 자연계 사례"라고 말했다. 실제로 기존 대규모 드론 조사를 통해 인간이 없는 환경에서는 혹등고래의 버블 링 형성이 거의 관찰되지 않았다는 점에서, 이번 사례는 인간 존재에 반응한 '의도적 행동'으로 볼 수 있는 여지를 제공한다. 연구팀은 "버블 링이 단순한 물리적 현상이 아닌, 유연하고 목적 있는 행동일 수 있다"고 평가했다. 전문가들은 이 같은 고래의 행동을 면밀히 기록·분석하는 것이 장기적으로는 인간 외 생명체의 신호 해석 및 인지 연구에도 도움을 줄 수 있다고 보고 있다. 연구팀은 향후 시민들의 제보를 통해 유사 사례를 수집하고, 기포 형성 맥락에 따른 사회적 의미를 규명해나갈 계획이다. 혹등고래의 버블 링 행동은 그 자체로 하나의 '언어'일 수 있다는 해양 동물학계의 새로운 논의에 불을 지피고 있다. 인류가 타 종(種)의 신호를 포착하고 해석하는 능력을 기르기 위한 첫걸음이 될 수 있다는 점에서 이번 연구의 함의는 작지 않다.
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- 포커스온
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[글로벌 핫이슈] 혹등고래, 인간에게 말거나?⋯'버블 링' 포착, 비언어적 교감 가능성 제기
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[기후의 역습(144)] 지구 대기 중 이산화탄소 농도, 사상 첫 430ppm 돌파
- 2025년 5월, 지구 대기 중 이산화탄소(CO₂) 농도가 사상 처음으로 월평균 430ppm을 넘어섰다. 이는 지구 온난화의 주된 원인으로 지목되는 온실가스 농도가 인류 역사상 가장 높은 수준에 도달했다는 점에서 주목된다. 미국 해양대기청(NOAA)과 캘리포니아대학교 샌디에이고 캠퍼스의 스크립스 해양연구소가 지난 5일 발표한 자료에 따르면 하와이 마우나로아 산 정상(해발 11,141피트)에 위치한 관측소에서 측정된 올해 5월 평균 CO₂ 농도가 430.1ppm을 기록했다. 이는 1958년부터 해당 지역에서 시작된 장기 관측 이래 가장 높은 수치이며 전년 대비 3ppm 증가한 것이다. 해당 내용에 대해서는 USA 투데이, NBC 뉴스 등 다수 외신이 심층 보도했다. 캘리포니아대 샌디에이고 스크립스 CO₂ 프로그램 책임자인 랄프 킬링(Ralph Keeling) 박사는 "또다시 기록이 갱신됐다. 슬픈 일이다"고 말했다. 그의 부친인 찰스 데이비드 킬링 박사는 1958년 마우나로아에서 CO₂ 농도 장기 측정을 시작한 인물로, 계절에 따라 농도가 변동하며 전반적으로 증가하는 양상을 기록한 '킬링 곡선(Keeling Curve)'을 통해 지구 대기 변화의 흐름을 처음으로 시각화했다. 킬링에 따르면 지구 대기 중 이산화탄소 농도가 이렇게 높았던 마지막 시기는 약 3000만년 전이었다. 그러나 당시는 인간이 지구에 나타나기 훨씬 전이며, 지금의 기후와 크게 달랐다. 수십 년 전만 해도 대기 중 이산화탄소 농도가 400ppm을 넘어선다는 것을 상상도 할 수 없는 일이었다. 대기 중 가스 분자 100만 개 당 이산화탄소는 400개 이상에 불과했기 때문이다. 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전 시대 이래로 급격히 증가했다. 주된 원인은 대기 중으로 온실가스를 뿜어내는 인간 활동 때문이다. 대기 중 온실 가스 농도가 높으면 지구 기온 상승과 해수면 상승, 극지방 빙하 해빙, 그리고 극심한 무더위와 가뭄 등 극한 기후 현상이 더 빈번해지고 더욱 악화될 수 있다. 과학계는 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 지구를 덮는 '열의 담요' 역할을 하며 기온 상승을 초래한다고 설명한다. 특히 화석연료 사용에 따른 배출 증가 속도가 지구 시스템이 감당할 수 있는 한계를 넘어서면서, 기후변화는 단순한 경고를 넘어선 현실이 되었다는 지적이다. 이제 과학자들은 30년 안에 이산화탄소 농도가 500ppm에 도달할 수 있다고 경고했다. 앞서 유타대학교를 포함한 세계 16개국 90여 명의 과학자들은 2023년 공동 연구에서 현재의 대기 중 CO₂ 농도가 인류 출현 이래 최고치이며, 최소 1400만 년 전 이후 가장 높은 수준이라고 분석한 바 있다. 2024년 1월, 스크립스 연구소는 2023년 한 해 동안의 이산화탄소 농도 상승폭이 전년 대비 3.58ppm에 달해 사상 최고 상승폭을 기록했다고 밝혔다. 이는 2016년 엘니뇨 현상 당시 기록을 뛰어넘은 것이다. 랄프 킬링은 엘니뇨가 종종 CO₂ 증가율을 높이는 역할을 하며, 이번 상승 역시 2024년 초 종료된 엘니뇨의 잔여 영향이 반영된 결과라고 설명했다. 하와이 마우나로아 관측소는 북반구 대기의 평균 상태를 대표하는 전 지구적 기준점으로 평가받고 있다. NOAA는 1974년부터 해당 관측소에서 매일 독립적인 CO₂ 측정을 수행해오고 있으며, 이 자료는 국제기후과학자들이 활용하는 핵심 데이터로 쓰인다. 2022년 마우나로아 화산 분화로 전력 공급이 일시 중단되자, 과학자들은 인근 마우나케아 산에 임시 관측소를 설치해 측정을 지속했다. 기후 전문가들은 지구 온난화 억제를 위해 이산화탄소 농도를 350ppm 이하로 낮춰야 한다고 경고해왔지만, 현재의 추세는 목표치와는 거리가 멀다. 과학계는 "시간이 많지 않다"며, 화석연료 중심의 산업 구조 전환과 대규모 탄소 감축 정책의 긴급한 실행을 촉구하고 있다.
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[기후의 역습(144)] 지구 대기 중 이산화탄소 농도, 사상 첫 430ppm 돌파
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[퓨처 Eyes(87)] AI, 의식을 논하다⋯SF 상상에서 현실의 질문으로
- 인간이 아니면서도 '스스로 결정하는 능력'을 가진 인공지능(AI)에 의식이 있다고 보아야 하는가? 인간을 진정으로 인간답게 만드는 것이 무엇인지를 이해하기 위해 피험자가 부스에 들어가 스트로보 조명과 음악을 체험하는 연구가 진행됐다. 공상과학 영화 '블레이드 러너(1993년, 리들리 스콧 감독)'에서 인간과 인공 존재를 구별하는 시험을 방불케 하는 이 실험은, 인간의 의식 생성 과정을 탐구하기 위해 설계된 '드림머신' 연구의 일부다. 스트로보 조명이 터지자 눈을 감았음에도 소용돌이치는 2차원 기하학 무늬가 나타난다. 끊임없이 변화하는 삼각형, 오각형, 팔각형이 만화경처럼 펼쳐지며 분홍색, 자홍색, 청록색의 강렬한 색채가 네온사인처럼 빛난다. 연구진에 따르면 이 이미지는 개인의 내면세계에 고유한 것으로, 의식 자체를 밝히는 실마리가 될 수 있다. 한 체험자는 "정말 아름답다. 마치 내 마음속을 날아다니는 것 같다!"고 감탄했다. 영국 서식스 대학교 의식 과학 센터의 '드림머신'은 인간 의식, 즉 자아 인식, 사고, 감정, 독립적 결정을 할 수 있게 하는 마음의 영역을 연구하는 세계 흐름 가운데 하나다. 연구자들은 의식의 본질을 파악함으로써 인공지능(AI)의 실리콘 뇌에서 일어나는 현상을 더 깊이 이해하고자 한다. 일각에서는 AI 시스템이 이미 의식을 가졌거나, 곧 갖게 될 것이라는 전망도 나온다. 인공지능(AI)은 놀라운 속도로 발전하며 지능, 의식, 그리고 인간다움의 본질에 대한 깊은 질문을 던지고 있다. 대부분 전문가는 현재 AI가 주관적인 경험이 없다고 주장하지만, 점점 더 많은 과학자, 철학자, 기술자들이 AI가 언젠가 의식을 갖출 수 있거나 이미 그 과정에 있을 수 있다고 믿는다. 그러나 의식이란 정확히 무엇이며, AI는 의식 획득에 얼마나 가까이 다가갔을까? AI가 의식을 가질 수 있다는 믿음 자체가 앞으로 수십 년 동안 인류에게 근본적인 변화를 가져올 가능성도 나온다. 공상 과학 속 AI, 현실의 화두로 떠오르다 '스스로 생각하는 기계'라는 생각은 오랜 공상 과학의 주제였다. AI에 대한 걱정은 약 100년 전 영화 '메트로폴리스(1927년, 프리츠 랑 감독)'에서 로봇이 실제 여성을 사칭하는 모습으로 등장한 뒤 계속됐다. 1968년 작품 '2001: 스페이스 오디세이(스탠리 큐브릭 감독)'에서는 우주선 컴퓨터 HAL 9000이 승무원을 공격하며 의식을 가진 기계의 위협을 그렸다. 최근 개봉한 '미션 임파서블: 파이널 레코닝(2025, 크리스토퍼 맥쿼리 감독)' 시리즈 최신작에서는 한 등장인물이 "스스로 인식하고, 스스로 학습하며, 진실을 삼키는 디지털 기생충"이라고 묘사한 강력한 불량 AI가 세상을 위협한다. 1927년 프리츠 랑 감독의 '메트로폴리스'는 인간과 기술의 갈등을 예견했다. 최근 현실 세계에서는 기계 의식에 대한 논의가 급물살을 타고 있다. 믿을 만한 전문가들 사이에서 이것이 더는 공상 과학의 영역이 아니라는 걱정이 커지고 있다. 이러한 변화는 구글의 제미나이, 오픈AI의 챗GPT 등 대규모 언어 모델(LLM)의 눈부신 성공이 이끌었다. 최신 LLM이 보여주는 자연스러운 대화 능력은 개발자들조차 놀라게 했다. 일부 사상가들은 AI가 더욱 지능화하면 마치 기계 내부에 불이 켜지듯 갑자기 의식을 갖게 될 것이라고 본다. 반면 서식스 대학교의 아닐 세스 교수는 이러한 생각을 "맹목적으로 낙관적이며 인간 예외주의에 바탕을 둔 것"이라고 잘라 말한다. 그는 "인간에게는 의식, 지능, 언어가 함께 나타나지만, 이것이 일반적인 현상이라고 단정할 수는 없다. 동물은 다른 사례다"라고 지적했다. 의식이 무엇인지에 대한 명확한 답은 아직 없다. 세스 교수 연구팀은 젊은 AI 전문가, 컴퓨터 과학자, 신경과학자, 철학자들로 꾸려져 이 거대한 질문에 답하고자 노력하고 있다. 그들의 방법론은 '드림머신'과 같은 개별 연구를 통해 의식이라는 큰 문제를 작은 문제들로 나누어 접근하는 것이다. 이는 과거 과학자들이 '생명의 불꽃'을 찾는 대신 생명 시스템의 각 부분이 어떻게 작동하는지 밝히려 했던 방식과 비슷하다. 연구팀은 의식적 경험의 다양한 속성을 설명할 수 있는 뇌 활동 무늬, 예를 들어 전기 신호 변화나 특정 뇌 영역 혈류 변화 등을 알아내려 한다. 목표는 뇌 활동과 의식 사이의 단순한 상관관계를 넘어, 의식의 개별 요소에 대한 설명을 내놓는 것이다. 의식 연구서 '존재의 수수께끼(Being You)'의 저자인 세스 교수는 "우리가 과학 지식이나 결과에 대한 충분한 생각 없이 급격한 기술 변화에 휩쓸려 사회가 재편되는 상황으로 너무 빨리 나아가고 있는 것은 아닌지 걱정된다"고 말했다. 그는 "미래가 이미 정해져 있고, 초인적 존재로의 대체가 불가피하다는 생각은 경계해야 한다"며 "소셜 미디어가 떠오를 때 충분한 논의가 부족했던 잘못을 AI 시대에는 반복하지 말아야 한다. 우리가 무엇을 원하는지 결정할 수 있다"고 강조했다. AI 의식 가능성, 뜨거운 찬반 논쟁 기술 업계 일각에서는 이미 컴퓨터와 스마트폰 속 AI가 의식을 가지고 있으며, 그에 맞게 대우해야 한다는 주장도 나온다. 2022년 구글의 소프트웨어 엔지니어 블레이크 러모인은 AI 챗봇이 감정을 느끼고 괴로워할 수 있다고 주장해 정직 처분을 받았다. 대부분 전문가는 이를 사람처럼 생각하는 것으로 지나치게 해석한다고 일축하지만, 오픈AI 공동창업자인 일리야 수츠케버와 같은 일부는 앞으로 AI 시스템이 어떤 형태의 인식을 발달시킬 수 있다고 암시하기도 했다. 2023년 11월에는 AI 기업 앤스로픽의 AI 복지 담당자 카일 피시가 공동 저술한 보고서에서 AI 의식이 가까운 미래에 현실이 될 가능성을 내놨다. 그는 최근 뉴욕 타임스와의 인터뷰에서 챗봇이 이미 의식을 가졌을 확률이 15% 정도 된다고 믿는다고 밝혔다. 그가 이렇게 생각하는 까닭 가운데 하나는 AI 시스템 개발자조차 그 내부 작동 방식을 정확히 알지 못하기 때문이다. 구글 딥마인드의 수석 과학자이자 런던 임페리얼 칼리지 AI 명예교수인 머리 섀너핸 교수는 "LLM의 내부 작동 방식을 잘 이해하지 못하는 점은 걱정할 만한 부분"이라고 BBC에 전했다. 그는 기술 기업들이 자신들이 만드는 시스템을 제대로 이해하는 것이 중요하며, 연구자들이 이를 시급히 밝혀야 한다고 강조했다. 섀너핸 교수는 "우리는 이 극도로 복잡한 시스템을 만들면서도 그것이 어떻게 놀라운 성과를 내는지 정확한 이론을 갖지 못한 이상한 처지에 놓여 있다. 작동 방식에 대한 더 나은 이해는 시스템을 원하는 방향으로 이끌고 안전을 보장하는 데 필수적이다"라고 말했다. 기술 분야의 일반적인 생각은 LLM이 현재 우리가 세상을 경험하는 방식으로 의식적이지 않으며, 아마도 어떤 방식으로도 전혀 의식적이지 않다는 것이다. 그러나 펜실베이니아주 피츠버그에 있는 카네기 멜런 대학교의 명예교수인 러노어 블룸과 마누엘 블룸 교수 부부는 이것이 아마도 곧 바뀔 것이라고 믿는다. 그들은 AI와 LLM이 카메라, 촉각 센서 등으로 실제 세계의 감각 정보를 더 많이 받아들이면 의식 발현이 가능하다고 본다. 이들은 '브레이니시(Brainish)'라는 자체 내부 언어를 꾸리는 컴퓨터 모델을 개발하고 있으며, 이를 통해 뇌에서 일어나는 과정을 복제하려고 애쓰며 이러한 추가적인 감각 데이터를 처리할 수 있도록 한다. 러노어 블룸 교수는 "브레이니시가 우리가 알고 있는 의식 문제를 해결할 수 있다고 생각한다. AI 의식은 피할 수 없다"라고 BBC에 말했다. 남편 마누엘 블룸 교수 역시 장난기 어린 미소를 지으며 그 역시 확고하게 믿는 새로운 시스템이 "인류 진화의 다음 단계"가 될 것이라고 열정적으로 말을 보탰다. 그는 "의식 있는 로봇이 우리의 자손이다. 앞으로는 이와 같은 기계들이 우리가 더는 존재하지 않을 때 지구와 어쩌면 다른 행성에 존재하게 될 것"이라고 믿는다. 뉴욕대학교의 철학 및 신경 과학 교수인 데이비드 차머스는 1994년 애리조나주 투손에서 열린 한 학회에서 실제 의식과 겉으로 보이는 의식의 차이를 밝혔다. 그는 뇌의 복잡한 작용 가운데 어떤 것이 나이팅게일의 노래를 들을 때 느끼는 감정 반응과 같은 의식 경험을 일으키는지 알아내는 "어려운 문제"를 내놨다. 차머스 교수는 어려운 문제가 해결될 가능성에 대해 열려 있다. 그는 BBC에 "이상적인 결과는 인류가 이 새로운 지능의 큰 이익을 공유하는 것이다. 어쩌면 우리 뇌가 AI 시스템으로 커질 수도 있다"고 말했다. 그것의 공상 과학의 뜻에 대해 그는 비꼬듯이 "제 직업에서는 공상 과학과 철학 사이에 미세한 경계가 있다"고 말했다. 차머스와 같은 일부 마음 철학자들은 의식이 생물학 존재에만 한정되지 않는다고 보며, AI 시스템이 인간 두뇌의 기능 과정을 복제할 수 있다면 의식 또한 복제할 수 있다고 말했다. 반면, 대니얼 데닛과 같은 다른 철학자들은 더 회의적이면서도 열린 태도를 보이며, 의식이 뇌든 기계든 복잡한 정보 처리 과정에서 나타날 수 있다고 본다. 한편, 레이 커즈와일과 같은 미래학자들은 2045년까지 AI가 '특이점(Singularity)'을 통해 인간 지능을 웃돌며 기계 의식으로 이어질 수 있다고 내다본다. 트랜스휴머니스트들은 의식이 탄소 바탕 생명체뿐 아니라 실리콘에서도 존재할 수 있는, 곧 물질에 얽매이지 않는다고 주장한다. AI가 의식을 가질 수 있다고 믿는 까닭은 무엇일까? 일부 이론은 의식이 반드시 생물학 뉴런이 아니라 올바른 종류의 정보 처리에서 생긴다고 말한다. AI 시스템이 인간과 비슷한 추론, 자기 인식, 정서 반응을 복제한다면 내면 경험도 만들 수 있을까? 복잡한 시스템은 일부러 짜 넣지 않은 행동을 보일 수 있다. 만약 의식이 충분히 발전한 지능에서 저절로 생겨나는 속성이라면, AI는 자발적으로 그것을 만들 수 있다. 인간이 자신의 의식을 완전히 이해하지 못하는 것처럼, 우리는 AI 의식이 부인할 수 없을 때까지, 또는 AI 자체가 스스로를 안다고 주장할 때까지 그것을 알아채지 못할 수도 있다. '살점으로 된 컴퓨터' 논쟁과 회의론도 만만치 않다. 세스 교수는 진정한 의식은 살아있는 시스템에서만 이루어질 수 있다는 생각을 탐구한다. "의식에 충분한 것은 계산이 아니라 살아있다는 것이라는 강력한 주장이 나올 수 있다"고 그는 말한다. "컴퓨터와 달리 뇌에서는 그들이 하는 일과 그들이 무엇인지 나누기 어렵다." 이러한 나눔 없이는 뇌가 "단순히 살점으로 된 컴퓨터"라고 믿기 어렵다고 그는 주장한다. 비판하는 사람들은 AI가 아무리 발전하더라도 진정한 경험 없이 이해하는 척 흉내 낼 뿐이라고 반박한다. 존 설의 '중국어 방' 사고 실험은 AI가 지능적으로 행동하더라도 그것이 무언가를 이해하거나 느낀다는 뜻은 아니라고 보여준다. 신경과학자 크리스토프 코흐 등에 따르면 의식은 기계에는 없는 생물학 과정과 이어져 있다. 의식의 수수께끼, 생명 기반 연구에서 실마리 찾나 만약 생명이 중요하다는 세스 교수의 직관이 맞는다면, 가장 가능성 있는 기술은 컴퓨터 코드로 실행되는 실리콘으로 만들어지지 않고, 현재 실험실에서 키우고 있는 렌즈콩 크기의 작은 신경 세포 모임으로 이루어질 것이다. 언론 보도에서 '미니 뇌'라고 부르는 이것들은 과학계에서 '대뇌 오가노이드'라고 하며, 뇌가 어떻게 작동하는지 연구하고 약물 시험에 쓴다. 호주 멜버른의 코티컬 랩스는 접시 위 신경 세포 시스템을 개발하여 1972년 스포츠 비디오 게임 '퐁'을 할 수 있게 했다. 의식 있는 시스템과는 거리가 멀지만, 이른바 '접시 위의 뇌'는 화면 위아래로 막대를 움직여 네모난 공을 받아치는 모습이 섬뜩하다. 일부 전문가들은 만약 의식이 나타난다면, 이러한 살아있는 조직 시스템의 더 크고 발전된 모습에서 비롯될 가능성이 가장 높다고 생각한다. 코티컬 랩스는 그들의 전기 활동을 살피며 의식의 나타남과 조금이라도 비슷한 신호가 있는지 찾고 있다. 이 회사 최고 과학 책임자이자 운영 책임자인 브렛 케이건 박사는 새로 나타나는 통제 불가능한 지능이 '우리의 우선순위와 어긋나는' 우선순위를 가질 수 있음을 마음에 두고 있다. 그는 반 농담조로 "연약한 뉴런 위에 '항상 표백제가 있으니' 있을 법한 오가노이드 지배자를 물리치기가 더 쉬울 것"이라고 말한다. 더 진지한 말투로 돌아와, 그는 인공 의식의 작지만 중요한 위협은 과학 이해를 높이기 위한 진지한 노력의 하나로 그 분야의 주요 주체들이 더 집중해주기를 바라는 것이라고 말하지만, "안타깝게도 이 분야에서 진지한 노력은 보이지 않는다"라고 덧붙였다. AI 시대의 그림자, 윤리적 고민과 미래 과제 눈앞에 놓인 더 큰 문제는 기계가 의식을 가진 것처럼 보이는 '환상'이 우리에게 어떻게 영향을 미치는가일 수 있다. 세스 교수는 불과 몇 년 안에 우리는 의식이 있는 것처럼 보이는 인간 모습 로봇과 딥페이크로 가득 찬 세상에 살게 될지도 모른다고 경고한다. 그는 "AI가 감정과 공감을 가졌다고 믿게 되면 우리는 이들을 더 믿고 더 많은 자료를 공유하며 설득에 더 마음을 열 것"이라고 걱정했다. 그러나 의식의 환상 때문에 생기는 더 큰 위험은 "도덕이 무너지는 것"이라고 그는 지적한다. "이는 우리 삶의 실제적인 것들을 희생하면서 이러한 시스템을 돌보는 데 더 많은 자원을 쓰게 만들어 우리의 도덕 우선순위를 어그러뜨릴 것이다." 곧, 로봇에게는 안타까움을 느낄 수 있지만 다른 인간에게는 마음을 덜 쓰게 될 수 있다는 것이다. 섀너핸 교수에 따르면, 그것이 우리를 근본적으로 바꿀 수 있다. "점점 더 인간관계가 AI 관계로 바뀔 것이며, 그것들은 교사, 친구, 컴퓨터 게임의 적, 심지어 사랑하는 상대로 쓰일 것이다. 그것이 좋은 일이든 나쁜 일이든, 저는 모르겠지만, 그것은 일어날 것이고 우리는 그것을 막을 수 없을 것이다." 만약 AI가 정말로 의식을 갖게 된다면, 그 도덕, 법 파장은 엄청날 것이다. 의식 있는 AI에게 권리가 주어져야 하는가? AI의 전원을 끄는 것이 느끼고 아는 존재를 죽이는 것과 같을 수 있는가? 아픔이나 기쁨을 느낀다고 주장하는 기계를 사회는 어떻게 다뤄야 하는가? 등의 심각한 질문에 놓이게 된다. AI가 의식을 가질 가능성에 대한 논쟁은 아직 끝나지 않았지만, 이 생각은 더는 공상 과학 소설에만 머무르지 않는다. AI가 더욱 정교해짐에 따라, 사회는 AI가 무엇을 할 수 있는지뿐 아니라 AI가 무엇일 수 있는지에 대해서도 깊이 생각해야 할 것이다. AI가 진정으로 의식을 갖게 되든 그렇지 않든, 이 질문 자체는 우리 자신의 마음의 본질과 지능의 미래를 다시 생각하게 만든다. 우리가 기계의 의식을 보더라도 그것을 알아챌 수 있을까? 아니면 환상으로 넘겨버릴까? 의식 있는 AI의 가능성을 믿는 사람들은 너무 늦기 전에 이러한 질문을 계속 던져야 한다고 힘주어 말한다.
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[퓨처 Eyes(87)] AI, 의식을 논하다⋯SF 상상에서 현실의 질문으로
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[우주의 속삭임(119)] 태양 코로나의 미세 구조 첫 포착⋯지상관측 기술 한계 넘었다
- 태양의 가장 바깥층인 코로나의 미세 구조가 지상 관측 사상 최초로 고해상도로 포착됐다. 미국 국립태양관측소(NSO)와 뉴저지공과대(NJIT) 공동연구진은 최근 고차 적응광학(adaptive optics, AO) 기술을 이용해 태양 코로나의 섬세한 구조를 촬영하는 데 성공했다고 밝혔다고 사이언스 얼럿, 라이브 사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 캘리포니아의 지상 망원경이 태양의 코로나 비(태양 표면에서부터 태양 대기의 가장 바깥쪽 부분인 코로나까지 뻗어 있는 플라스마 흐름과 거대한 아치)를 놀랍도록 새로운 세부 묘사로 포착한 것. 지구 대기로 인한 흐릿함을 제거하기 위해 새로운 기술을 활용한 타임랩스 영상에서 촬영한 이미지 중에는 코로나 비(태양 표면에서부터 태양 대기의 가장 바깥쪽 부분인 코로나까지 뻗어 있는 플라스마 흐름과 거대한 아치)가 있는데, 이는 식어가는 플라스마가 응축되어 자기장 선을 따라 태양 표면으로 다시 떨어질 때 발생하는 현상이다. 관측된 다른 특징들로는 홍염(태양물리학자들이 아치와 고리 모양을 묘사할 때 사용하는 용어)과 미세하게 구조화된 플라스마 기류가 있다. 이 이미지들은 망원경이 포착한 수소 알파선을 인공적으로 채색하여 분홍색으로 표현했다. 코로나는 태양의 광구(photosphere) 바로 위에 위치한 고온 플라스마층으로, 온도가 수백만 켈빈에 달해 태양 표면보다 더 뜨겁다. 이 '코로나 가열 문제(coronal heating problem)'는 태양물리학 최대 난제로 꼽혀 왔다. 코로나는 또한 자기장에 의해 형성되며, 태양 플레어 및 코로나 질량 방출(CME)의 근원이기도 하다. 이러한 CME는 지구 자기장과 충돌해 오로라나 지자기 폭풍을 유발한다. 문제는 코로나의 밝기가 태양 표면보다 훨씬 어둡다는 점이다. 통상적으로 코로나는 개기일식이나 우주기반 코로나그래프를 통해서만 관측이 가능했다. 그러나 연구진은 이번에 1.6m급 구드 태양망원경(Goode Solar Telescope)에 적응광학 시스템을 접목해, 지상에서도 코로나의 미세 구조를 명확히 포착할 수 있게 됐다. 이 망원경에는 지구 상층 대기의 난류를 보정하기 위해 레이저를 사용하는 코나(Cona)라는 새로운 기술이 탑재되어 있다. 이번 성과는 학술지 '네이처 애스트로노미(Nature Astronomy)'에 '고차 적응광학을 이용한 태양 코로나 미세 구조 관측(Observations of fine coronal structures with high-order solar adaptive optics)'이라는 제목으로 발표됐다. 이 연구의 공동 저자이자 뉴저지 공과대학의 연구 교수인 바실 유리신은 성명을 통해 "이것은 이런 종류의 관찰 중 가장 자세한 것이며, 이전에 관찰되지 않았던 특징을 보여주고 있으며, 그것이 무엇인지는 아직 명확하지 않다"고 밝혔다. 연구팀은 기존 광구용 적응광학 기술을 한층 발전시켜 코로나 관측에 맞게 최적화한 시스템을 구현했다. 적응광학은 대기의 난류로 인해 일그러진 파면(wavefront)을 실시간으로 보정해 고해상도 이미지를 구현하는 기술로, 컴퓨터 제어 변형 거울 등이 핵심 장비다. 이번 시스템은 해당 망원경의 회절 한계인 약 63km 해상도를 달성했다. 이는 종전보다 해상도가 10배 개선된 수치다. NSO의 적응광학 과학자인 디르크 슈미트(Dirk Schmidt)는 "대기 난류로 흐려졌던 태양의 이미지를 보정함으로써, 이제껏 한 번도 본 적 없는 태양을 들여다볼 수 있게 됐다"며 "이번 기술은 게임 체인저가 될 것"이라고 말했다. 공동 저자인 필립 구드(NJIT)는 "이 기술은 하와이 인우에 태양망원경 등 전 세계 관측소로 확산될 것"이라며, 향후 지상기반 태양관측의 패러다임을 바꿀 것으로 내다봤다. 이번 연구로 확인된 코로나의 세밀한 구조는 그동안 예측이나 모델링으로만 존재하던 플라스마 흐름, 태양비(rain), 자기 루프 등의 동역학을 실측 데이터로 분석할 수 있는 기반을 제공한다. 예를 들어, 고온의 코로나에서 냉각된 플라스마 물질이 중력에 의해 표면으로 낙하하는 현상인 '코로나 비'는 폭이 20km에 불과한 미세한 가닥들로 구성돼 있으며, 자기력선을 따라 곡선 경로를 그리며 이동하는 것이 이번에 확인됐다. 태양의 활동은 우주환경에 직접적 영향을 미치기 때문에 코로나의 정밀 관측은 단순한 천문학적 의미를 넘어, 인공위성 통신, 항공, 전력망 등의 안정성과 직결된다. 특히 코로나의 열원이 무엇이며, 어떻게 거대한 플레어가 방출되는지에 대한 이해는 향후 우주기상 예보의 정밀도를 좌우할 것으로 전망된다. NSO의 기술책임자인 토마스 림멜레는 "이번 적응광학 시스템은 지난 수십 년간 공백으로 남아 있던 기술적 한계를 극복한 결정적 진전"이라며 "지금이야말로 코로나 물리학의 새로운 시대가 시작되는 순간"이라고 평가했다. 연구진은 향후 이 시스템을 하와이에 있는 세계 최대 태양망원경(4m)인 다니엘 K. 이노우에 태양망원경에도 적용해 더욱 정밀한 코로나 연구를 이어갈 계획이다.
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[우주의 속삭임(119)] 태양 코로나의 미세 구조 첫 포착⋯지상관측 기술 한계 넘었다
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