생명체 거주 가능 영역에서 '지구 닮은 행성' 첫 대기 확인 [우주로 간다]

외계행성 LHS 1140 b, 관련 논문 ‘사이언스’에 실려

천문학자들이 생명체 거주 가능 영역을 공전하는 지구와 유사한 암석형 외계행성에서 대기를 처음으로 확인했다. 생명체가 살 수 있을 가능성이 있는 암석형 행성에서 대기가 직접 관측된 것은 이번이 처음이다. 

우주과학매체 스페이스닷컴 등 외신은 최근 외계 생명체 탐사와 우주생물학 연구에 중요한 이정표가 될 연구 결과가 국제학술지 ‘사이언스’에 발표됐다고 보도했다.

연구 대상은 지구에서 약 48광년 떨어진 외계행성 LHS 1140 b다. 연구진은 이 행성의 대기에서 헬륨을 직접 검출하는 데 성공했다. 이는 암석형 외계행성에서 헬륨이 확인된 첫 사례이자, 생명체 거주 가능 영역에 위치한 암석형 행성에서 대기가 발견된 최초 사례다.

헬륨 대기로 둘러싸여 있는 외계행성 LHS 1140 b를 상상한 모습 (출처=멜리사 와이스/하버드-스미소니언 천체물리학 센터)

LHS 1140 b는 지금까지 관측된 거주 가능 행성 가운데 가장 많은 조건을 충족하는 후보 중 하나로 평가받고 있다. 생명체 거주 가능 영역은 행성 표면에 액체 상태 물이 존재할 수 있을 정도로 적절한 온도를 유지하는 구간을 의미한다.

논문 주저자인 하버드대학교 출신 천문학자 콜린 체루빔은 "대기에 존재하는 헬륨을 직접 검출했다"며 "암석형 외계행성에서 헬륨을 직접 확인한 것은 처음이며, 더욱이 이 행성이 생명체 거주 가능 영역에 있다는 점은 우주생물학과 생명체 탐색 연구에 매우 고무적인 성과"라고 밝혔다.

LHS 1140 b는 2017년 천문학자 제이슨 디트먼 연구팀이 처음 발견했으며, 디트먼은 이번 연구에도 공동 저자로 참여했다.

디트먼은 "이 행성은 암석형 행성인 만큼 분명한 표면을 갖고 있으며 암석으로 이루어져 있다"고 설명했다. 표면 환경을 직접 확인하지만 않았지만 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 높은 것으로 연구진은 보고 있다.

이 행성은 태양보다 작고 차가운 적색왜성을 공전하지만, 지구보다 항성에 더 가까운 궤도를 돌면서도 생명체 거주 가능 영역을 유지하고 있다. 연구진은 적절한 온실효과를 일으킬 수 있는 대기가 존재한다면 액체 상태의 물이 유지될 가능성이 크다고 분석했다.

체루빔은 LHS 1140 b가 지구와 완전히 같은 행성은 아니지만 두 가지 측면에서 유사성을 지닌다고 설명했다. 우선 암석으로 이루어져 있으며 철로 된 핵을 가졌을 가능성이 높고 대기를 보유하고 있다는 점이다. 또한 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 정도의 온도를 유지하고 있어, 적어도 현재 인류가 이해하는 생명체가 존재할 수 있는 기본적인 환경을 갖췄다는 것이다.

생명체 거주 가능 암석형 행성에서 첫 대기 확인

천문학자들은 약 30년 전 최초의 외계행성을 발견한 이후 지금까지 6000개가 넘는 외계행성을 찾아냈다. 이 가운데 생명체 거주 가능 영역에 위치한 암석형 행성도 여러 개 확인됐지만, 해당 행성에서 실제 대기가 존재한다는 사실이 입증된 것은 이번이 처음이다.

체루빔은 "이번 발견은 이 암석형 행성이 수십억 년 동안 대기를 유지해 왔음을 보여준다는 점에서 매우 중요한 의미를 갖는다"며 "암석형 외계행성도 안정적인 대기를 유지할 수 있다는 사실을 확실히 입증한 사례"라고 말했다.

연구진은 헬륨 외에도 다른 기체가 대기에 존재할 가능성이 있으며, 항성에서 방출되는 복사에 의해 일부 대기가 우주 공간으로 빠져나가고 있을 가능성도 제기했다. 그러나 행성이 공전하는 적색왜성의 나이를 고려하면 현재도 충분한 대기를 유지하고 있을 것으로 예상했다.

"외계 생명체 존재 의미하는 것은 아냐"

이번 발견은 자연스럽게 외계 생명체 존재 가능성에 대한 관심으로 이어지고 있다. 하지만 연구진은 아직 생명체의 존재를 뒷받침할 만한 증거는 확보하지 못했다고 선을 그었다.

체루빔은 "이번 연구가 이 행성에 생명체가 존재한다는 것을 의미하는 것은 아니다"라며 "추가 관측을 통해 대기의 구성 성분과 물의 존재 여부를 더욱 자세히 확인해야 한다"고 말했다.

연구진은 앞으로의 관측을 통해 LHS 1140 b의 거주 가능성을 보다 정확하게 평가할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 비록 생명체의 흔적이 발견되지 않더라도, 생명체가 살 수 있는 환경을 갖춘 외계행성의 특성을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 전망된다.