토성의 위성 엔셀라두스는 얼음 표면 아래에 액체 물로 이루어진 대양을 갖고 있다. 2005년, NASA의 Cassini 우주선이 엔셀라두스의 남극 표면에서 뿜어져 나오는 수증기 기둥(Plume)을 발견했다. 또한 Cassini는 엔셀라두스의 표면 아래 바다에 생명체 서식 가능성이 있다는 것도 보여주었다. 그것은 열과 미네랄 영양소 및 유기 물질을 가지고 있다. 2022년 7월 20일, Massachusetts 공과 대학교(MIT)의 연구원들은 엔셀라두스 바다의 염도가 우리 지구 바다의 염도보다 약간 낮다는 새로운 연구를 발표했다.

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이전의 발견과 함께, 이번 새로운 발견은 엔셀라두스의 바다에 생명체가 존재할 가능성을 뒷받침해준다.

엔셀라두스 해양의 염도(鹽度)

엔셀라두스에서는 바다의 염도, 규산염 핵 그리고 얼음 껍질(Ice Shell) 모두 해양 역학과 생명체 거주성에 중요한 영향을 미친다. 논문 개요에서: 

우주생물학적으로 큰 관심의 대상이 되는 엔셀라두스는 현재 또는 과거에 ‘물-암석 반응’(water-rock reaction)을 나타내는 염도를 지닌 지하 해양이 있는 것으로 보이며, 이는 엔셀라두스의 잠재적 생명체 존재 가능성에 대한 중요한 메커니즘이다. 여기서, 우리는 규산염 핵과 얼음 껍질 사이의 열 생성 분할과 염도가 해양 역학 및 관련 열 전달에 어떤 영향을 주는지 연구하는데, 이는 얼음 껍질의 기하학적 균형을 결정짓는 핵심 요소이다.

특히, 연구원들은 얼음 껍질의 두께가 해양의 염도와 어떤 관련이 있는지 알고자 한다. 일반적으로 말하자면, 지하 해양의 염도가 높아지려면 행성이나 위성의 극지방 얼음 두께가 더 두꺼워져야 한다. 염도가 덜 높은 해양은 더 얇은 얼음을 가질 것이다. 이 연구는 엔셀라두스의 염도가 중간 정도일 것임을 보여주었다. New Scientist의 기사는 다음과 같이 설명한다:

연구팀은 해양의 염도와 조류 및 얼음의 기하학이 행성이나 위성에서 어떻게 상호작용 하는지 자세히 보여주는 이론적 모델을 고안한 다음, 엔셀라두스 얼음의 성질을 가장 잘 재현하도록 수정했다.​​​

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논문에서는:​

여기에서 조사한 시나리오 중, 엔셀라두스에서 관찰된 뚜렷한 얼음 두께의 변화는 주로 얼음 껍질에서 발생하는 열기 및 중간 범위의 염도와 가장 잘 일치한다.

염도가 유일한 요소는 아님

생명체 거주 가능성과 관련하여 염도가 유일한 요소는 아니다. New Scientist 기사에서는 다음을 언급했다:

영국 East Anglia 대학의 David Stevens는 행성의 얼음과 물의 습성은 생명체 거주 가능성과 직접적으로 연관이 있다고 설명한다. 동시에, 염도는 단지 하나의 요소라고 한다.

엔셀라두스 극 지역의 얇은 얼음

흥미롭게도, 연구 결과 엔셀라두스의 극 지역 얼음의 두께가 적도 지역보다 얇은 것으로 나타난다. 그것은 해양의 염도가 낮다는 것을 의미한다. 구체적으로, 특정한 얼음 두께의 변화는 해양의 염도가 물 1킬로그램 당 30그램의 염분을 갖고 있음을 시사한다. 이것은 충분히 높은 염도이지만 지구 해양의 물 1킬로그램 당 35그램의 염도보다는 낮은 수치다.

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전반적으로, 잠재적 생명체 존재 가능성이 희망적이란 얘기다. 우리 지구의 대양처럼 염분을 갖고 있지만 염도가 너무 높지는 않다. 엔셀라두스의 대양은 우리 지구보다 좀 더 온화하다고 할 수 있겠다.

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엔셀라두스 해저로부터의 열

또 다른 흥미로운 발견은 Cassini의 초기 데이터를 뒷받침하는 것으로 보인다. 연구팀은 엔셀라두스의 해저로부터 열이 분출된다는 증거를 발견했다. 엔셀라두스의 그 유명한 물기둥(Plume)의 수증기와 유기물에 대한 이전의 Cassini 데이터 분석은 해저에 열수 분출공(熱水 噴出孔)이 존재함을 시사했다. 이 새로운 증거는 더 많은 연구가 필요하겠지만, 인정될 것으로 보인다.

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지구 해저의 이러한 열수공은 다양한 유기체에게 오아시스 같은 존재가 되어 심해에 필수적인 열과 영양분을 제공하고 있다.

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작년에 과학자들은 Cassini 데이터에서 엔셀라두스 해양에 다량의 메탄이 존재한다고 발표했는데 이것은 과연 메탄 생성 미생물(Methanogens) 유기체를 시사한 것일까?​​