소행성 베누의 샘플을 지구에 전달한 나사 (오시리스-렉스)

베누의 암석은 유기물의 기원과 태양계 진화를 밝힐 수 있습니다. 지구 대기권에 진입하는 대부분의 작은 소행성은 비명을 지르고 불 같은 폭력을 행사하며 급락합니다. 그러나 오늘 나사의 오시리스-렉스 우주선에서 분리된 후 소행성 샘플을 운반하는 캡슐이 낙하산을 타고 부드럽게 하강한 후 유타 사막에 착륙했습니다. 7년간의 노력과 10억 달러의 비용을 들여 만든 한 컵의 자갈과 모래는 지구로 돌아온 소행성의 세 번째 샘플일 뿐이며, 아폴로 달 이후 나사가 수집한 외계 물질의 가장 큰 덩어리입니다. 과학자들은 이 연구가 초기 태양계와 지구 생명체의 무대가 어떻게 설정되었는지에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것이라고 말합니다.

 

아리조나 대학교의 우주 화학자인 제시카 반스는 "이 샘플은 우리가 이용할 수 있는 가장 오래되고 가장 깨끗한 물질 중 일부다"라고 말합니다. 여행 가방 크기의 캡슐이 미국 서부의 맑은 하늘을 가로질러 떨어지는 데는 약 10분밖에 걸리지 않았습니다. 호버링 헬리콥터가 신속하게 현장에 출동하여 유타 테스트 및 훈련장의 임시 클린룸으로 운반하여 질소 대기로 밀봉했습니다. 착륙 지점에서 연구원들은 공기, 토양 및 물을 샘플링하여 유기 분자 및 미생물을 포함한 잠재적 오염 물질을 분류합니다. 만일의 경우에 대비해 샘플을 담는 밀봉된 알루미늄 용기에 들어갈 수 있습니다.

 

오시리스-렉스는 2018년에 도착한 후 2년 동안 폭 500미터의 탄소가 풍부하고 지구에 가까운 소행성인 목표물인 베누를 공전했습니다. 임무의 수석 조사관이자 아리조나 대학교의 행성 과학자인 단테 로레타는 소행성은 "매끄럽고 단단한 물체가 아니라 자체 미세 중력으로 거의 결합되지 않은 바위와 자갈이 느슨하게 뭉쳐져 있는 것으로 밝혀졌다"라고 말합니다. 샘플을 수집하기 위해 궤도선이 표면에 안착했을 때 베누의 일관성으로 인해 우주선의 샘플링 팔이 예기치 않게 베누의 잔해더미 깊숙이 들어가면서 그 시도가 괴로워졌습니다.

 

하지만 그럼에도 불구하고 약 250g의 암석과 먼지를 빨아들였습니다. 너무 많은 양이라서 입자가 샘플 용기에서 누출되기 시작하여 우주선 관제사가 이를 신속하게 보관해야 했습니다. 그 후 우주선은 샘플링 후 태양의 거의 반대쪽에 있는 지구의 궤도에 다시 정렬하는 데 3년이 걸렸습니다. 샘플 컨테이너는 C-17을 타고 나사의 태양계 샘플 보관소인 나사의 존슨 우주 센터로 날아갔습니다. 연구팀은 특별히 제작된 새로운 클린룸 내부의 글러브 박스에 있는 샘플 용기를 분해하기 시작했습니다. 먼저 그들은 누출된 먼지의 면봉을 모아서 일주일 안에 베누의 화장을 엿볼 수 있는 기회를 얻었습니다.

 

샘플 용기가 완전히 열리면 연구팀은 암석의 부피, 모양, 질량 및 다공성을 측정하기 위해 글러브 박스에 내장된 도구를 사용하여 수집된 자갈을 분류할 것입니다. 나사는 더 나은 실험 도구를 보유할 수 있는 미래의 과학자들을 위해 암석의 70%를 보관할 것이며, 캐나다와 일본의 협력자에게 운송량의 4~5%를 보낼 것입니다. 나머지 25%는 4개 대륙에 걸쳐 200명 이상으로 구성된 임무 과학팀의 자세한 분석을 위해 예약될 것입니다. 나사의 고다드 우주비행센터의 우주생물학자인 다니엘 글라빈은 "우리는 예상치 못한 일에 완전히 대비하고 있다"라고 말했습니다.

 

글라빈은 소행성 충돌이 생명체의 발판을 마련하는 정도를 탐구할 임무의 50명으로 구성된 유기체 팀을 이끌고 있습니다. 어떤 사람들은 아미노산과 같은 중요한 유기 분자가 심해 분출구에서 화학반응을 통해 발생했다고 제안했지만, 다른 사람들은 소행성이 초기 지구에 이러한 물질을 뿌렸을 수 있다고 제안했습니다. 지금까지 생명체에 필요한 아미노산 20개 중 운석에서 검출된 아미노산은 12개에 불과하며, 그중 대부분이 소행성 파편입니다. 그러나 글라빈과 그의 동료들은 운석 차 내의 암석 화합물을 용해하기 위해 따뜻한 물과 기계적 교반에 의존하는 대부분의 추출 방법이 실제로 일부 아미노산을 파괴할 수 있다는 것을 발견했습니다.

 

그들은 시원한 물과 음파를 사용하여 보다 부드러운 기술을 고안했으며 이 기술이 20가지를 모두 포착할 수 있다고 확신했으며, 글라빈은 "우리는 이것을 콜드브루라고 부른다"라고 설명했습니다. 특히 글라빈은 베누에 '왼손잡이' 아미노산 과잉 있는지 확인하고 싶어 했습니다. 아미노산은 두 가지 거울상 형태로 나타날 수 있지만, 생명체는 왼손잡이만을 사용합니다. 일부 연구자들은 이러한 불균형이 분자가 자기장에 노출되면서 지구에서 나타났다고 믿고 있지만, 우주에서 긴 여행을 하는 동안 소행성과 충돌하는 편광 자외선도 왼손잡이 형태를 선호했을 수도 있습니다. 글라빈의 팀은 또한 단백질의 짧은 부분인 펩타이드와 생명체에 사용되는 리보스와 같은 당과 같은 훨씬 더 복잡한 유기 분자를 확인할 것입니다.

 

라우레타는 "임무 과학자들이 베누의 구성이 망원경에 나타나는 것과 같은 것인지 궁금해한다"라고 말했습니다. 2020년에 일본의 하야부사2 우주선은 상대적으로 건조한 것으로 생각되는 탄소가 풍부한 또 다른 지구 근처 소행성인 류구에서 약 5g의 물질을 반환했습니다. 대신 물에 의해 완전히 변형된 것으로 보입니다. 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스의 우주 화학자인 에드워드 영은 "우리 모두는 류구에 대해 완전히 잘못된 생각을 갖고 있었다"라고 말했습니다. 베누에 대해 그들이 틀렸다면 그것은 정반대의 실수가 될 것이다. 원격 관측에 따르면 베누 질량의 약 10%가 점토에 잠겨 있는 물로 구성되어 있는 것으로 나타났습니다.

 

런던 자연사 박물관의 우주 광물학자 사라 러셀은 베누가 완전히 새로운 종류의 소행성을 대표할 수 있다고 믿고 있습니다. 베누 궤도를 돌면서 오시리스-렉스는 물이 많은 과거의 또 다른 징후를 엿볼 수 있었습니다. 바로 용액에서 침전되는 광물인 1미터 길이의 탄산염 광맥이었습니다. 물은 45억 6천만년 전 태양계가 처음 시작될 때 목성 궤도 너머에 형성되었을 가능성이 있는 베누의 모천체에 흘렀을 수 있습니다. 내부에 있는 단수명 방사성 알루미늄은 물을 액체로 유지하기에 충분히 강력한 열원을 제공할 수 있었습니다. 반스는 "반환된 샘플에 탄산염이 존재한다면 연구자들은 이 시대에 대한 정보를 얻게 될 것이며, 아마도 그 물이 처음에 어떻게 도착했는지 알 수 있을 것"이라고 말했으며, "사용할 수 있는 기술의 무기고를 모두 보유하고 있다"라고 설명했습니다.

 

우주선이 샘플을 수집하기 시작하기 전까지 과학자들은 운석 형태의 소행성 물질만 분석할 수 있었으며, 이제 류구와 베누는 편향된 견해를 제안합니다. 류구 샘플 분석을 주도한 홋카이도 대학의 행성 과학자 유리모토 히사요시는 "이것은 태양계 구성의 표준 유형일 수 있다. 두 임무에서 볼 수 있는 부서지기 쉬운 혼합물과 달리 지구로 떨어지는데 살아남으려면 운석이 밀도와 내구성이 있어야 한다"라고 말합니다.

 

샘플 전달이라는 주요 목표를 달성했지만, 오시리스-렉스 우주선의 임무는 아직 완료되지 않았습니다. 소행성이 지구를 근접 비행한 직후인 2029년에 돌로 된 소행성 아포피스를 방문하고 궤도를 돌기 위한 궤적을 이미 설정하기 시작했습니다. 그러나 수십 년 동안 오시리스-렉스를 연구해 온 라우레타는 계속해서 베누 샘플에 집중할 것입니다. 그는 "스포트라이트가 움직일 것이다. 내 생각엔 준비가 되었다"라고 말합니다.