(성공사례) 태양계 기원을 이해하기 위한 우주 먼지 분석 기술 개발

EU 연구자들은 소행성, 혜성, 유성 등 우리 우주의 과거의 잔재가 무엇으로 구성되어 있는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 분석 기술을 개발

우리의 태양 주위를 도는 소행성, 혜성, 유성은 태양계 형성 과정에서 남겨진 얼음, 금속, 암석 덩어리로 직경이 몇 킬로미터에서 수백 킬로미터에 이르는 이러한 물체는 우주의 과거에 대한 화석 기록을 나타냄
이러한 정보는 태양계의 형성과 진화에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있음
“우리는 태양계에 있는 이러한 작은 천체의 특성을 더 잘 이해하고 싶었다. 그러나 이러한 물체들이 주로 너무 어둡고 분석하기 어려울 수 있다는 것이 가장 큰 어려움이다”라고 Universite Grenoble Alpes의 SOLARYS 프로젝트 코디네이터인 Pierre Beck은 설명
따라서 과학자들은 이러한 물체들이 무엇으로 만들어졌는지, 운석과 먼지의 형태로 매일 지구에 떨어지는 외계물질의 정확한 기원을 항상 확신할 수는 없음

이러한 문제를 해결하기 위해 유럽연구위원회(ERC)의 지원을 받는 SOLARYS 프로젝트는 첨단 적외선 분광 기술을 선구적으로 사용

운석 조각이 적외선을 어떻게 흡수하거나 반사하는지를 분석하면 재료를 손상하지 않고 샘플에 존재하는 광물과 운석의 역사에 대한 단서를 얻을 수 있음
분석은 소행성의 나이와 그것이 형성되었을 가능성이 높은 곳을 밝혀내는 데 도움이 될 수 있음
이를 통해 연구팀은 운석 샘플과 외계 먼지 입자의 구성을 매우 작은 규모로 특성화할 수 있었음
“우리가 사용한 장비는 이전 세대 장비보다 10배 더 미세한 공간 해상도를 가지고 있다. 이를 통해 우리는 샘플이 어떻게 적외선을 흡수하는지 그리고 무엇으로 구성되어 있는지를 훨씬 더 선명하게 살펴볼 수 있었다”
이 접근법을 통해 연구팀은 샘플에서 태양계 초기에 만들어진 유기 화합물의 나노미터 단위로 측정된 작은 구체로 발견하는 등 광물 성분과 탄화수소와 같은 유기 성분을 식별할 수 있었음
“또한 이 물체들이 어둡게 보이는 것은 황화물이나 철로 만들어진 매우 미세한 불투명 입자의 존재로 인한 가능성도 높다는 점을 발견하였다”
“일부 샘플의 표면에는 암모늄염 형태의 매우 특이한 물질이 포함되어 있었다. 이러한 염분은 지구 표면에서는 불안정한 상태이지만 매우 차갑고 대기가 없는 물체에는 생성될 수 있다. 이 염분은 우리가 알고 있는 생명체의 핵심 요소인 지구의 질소의 기원을 이해하는 데 중요하다.”

Beck과 연구팀은 새로운 분석 기법을 통해 얻은 결과가 이러한 샘플의 구성뿐만 아니라 지구에 있는 운석과 먼지의 외계 근원에 대하여도 새롭게 조명할 수 있다고 믿음

다음 단계에서는 소행성, 유성, 혜성에 대한 기존 관측 자료를 분석하고 샘플에서 발견된 것과 일치하는 분자 특성을 찾는 것이 포함
모체 탐색이 성공하면 그러한 샘플을 수집하기 위해 값비싼 탐사 우주 임무를 수행할 필요가 없어질 수 있음
하지만 우리 태양계에만 현재 약 130만 개의 알려진 소행성과 3,800개 이상의 알려진 혜성이 있으므로 이는 큰 도전이 될 것
“우리가 개발한 기술은 기대 이상으로 효과가 있었다. 현재는 화성 샘플에서 유기물을 검출하는 작업을 하고 있다. 적외선 분광 기술이 여기에 매우 유용할 수 있다. 또한, 토양 샘플을 관찰하기 위해 이 기술을 사용할 수 있는 가능성에 대해서도 조사하고 있다”
이는 유성과 소행성의 형성 과정, 그리고 지구와 같은 지구형 행성의 발달에서 이들이 하는 역할을 이해하는 데 획기적인 진전을 가져올 것으로 기대
궁극적으로 SOLARYS 프로젝트를 통해 개척된 새로운 분석 기법이 태양계의 기원과 진화에 대해 더 나은 이해에 기여할 수 있기를 바람