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2009년 미국항공우주국 우주선 카시니호가 촬영한 엔셀라두스 사진. 남극에서 얼음입자와 수증기가 포함된 물기둥이 분출되는 모습이 보인다. 미국항공우주국 제공


태양계에서 생명체 존재 가능성이 가장 높은 천체 중 하나로 꼽히는 토성의 위성 엔셀라두스에서 생명체 존재 가능성을 높여주는 유기분자가 추가로 발견됐다.
타원체 모양의 엔셀라두스는 지름이 약 500km로 작은 얼음 천체다. 표면적을 다 합쳐봤자 남한의 8배 정도다. 그러나 작은 크기인데도 내부에 열을 보존하고 있는 것으로 추정된 바다이야기2 다. 토성과 주변 위성들의 중력 영향으로 마찰열이 생기는 조석가열 현상 때문이다. 과학자들은 2004년부터 2017년까지 토성을 탐사했던 카시니호의 관측 데이터를 토대로 두께 30~40km의 얼음 표면층 아래에 약 10km 깊이의 액체 바다가 있는 것으로 본다. 카시니호는 당시 엔셀라두스의 남극에서 얼음 표면층을 뚫고 물기둥이 솟아 오르는 모습을 관측한 바 게임몰릴게임 있다. 과학자들은 2023년 제임스웹우주망원경을 통해 이 물기둥의 길이가 최대 1만km에 가깝다는 걸 알아냈다.



토성에서 23만8천km 떨어진 궤도를 공전하는 엔셀라두스는 토성의 E고리 안에 있다. E고리는 토성의 가장 바깥쪽 고리다. 2006년 9월 엔셀라두스로부터 약 황금성릴게임사이트 200만km 떨어진 곳에서 촬영한 사진이다. 미국항공우주국 제공


지하 바다에서 갓 분출돼 올라온 물질

독일 베를린자유대가 중심이 된 국제연구진이 얼음 알갱이에서 단순 유기분자를 넘어 화학적 또는 생화학적 활동과 연관된 새로운 분자들을 추가로 발견해 국제학술지 쿨사이다릴게임 ‘네이처 천문학’에 발표했다.

이 얼음 알갱이는 2008년 엔셀라두스 표면에서 불과 21km 떨어진 상공에서 수집된 것이다. 연구진은 엔셀라두스 지하에서 활발한 유기화학 반응이 일어나고 있음을 시사하는 것이라고 밝혔다.
이번 연구를 이끈 베를린자유대의 노자이르 카와자 박사는 “수년 전에 발견한 비슷한 온라인골드몽 유기물은 방사선 영향을 받았을 가능성이 있었다”며 “이번에 발견한 유기화합물은 표면에서 갓 분출된 얼음에서 발견된, 생성된 지 불과 몇분 되지 않은 것”이라고 밝혔다. 연구진은 “이는 카시니호가 감지한 복잡한 유기분자가 우주에 오랫동안 노출돼 변형된 결과물이 아니라 엔셀라두스의 지하바다에서 쉽게 찾을 수 있는 물질이라는 걸 뜻한다”고 설명했다.



엔셀라두스 표면을 덮고 있는 얼음층을 뚫고 분출하는 물기둥 속 얼음 알갱이에 유기분자가 묻어 올라오는 모습을 묘사한 그림. 유럽우주국 제공


복잡한 유기물질로 이어지는 가교

연구진에 따르면 검출된 화합물에는 지방족 및 고리형 에스터와 에테르 계열 화합물이 포함돼 있었다. 일부는 분자 구조에 이중결합을 갖고 있었다. 이런 화합물은 생명체에 필수적인 복잡한 유기물질을 만들 수 있는 화학 반응을 이끄는 기본 요소가 될 수 있다.

연구진은 얼음 입자가 우주먼지분석기에 초속 18km의 속도로 충돌하면서 얼음 입자가 이온화돼 화학적 구성을 파악할 수 있었다고 밝혔다.
앞서 이 연구진은 2023년 카시니호가 토성의 E고리를 통과하면서 우주먼지분석기(CDA)를 통해 수집한 345개의 얼음 알갱이를 분석한 결과, 물기둥 속의 얼음 알갱이에 인산염이 다수 포함돼 있는 걸 확인한 바 있다.
인은 생명체를 구성하는 필수 원소 가운데 하나로 인간의 뼈와 치아, 세포막을 구성하는 주요 성분이자 유전자 기본 단위인 핵산(DNA, RNA), 에너지를 저장하고 운반하는 ATP(아데노신3인산)의 핵심 원소이다. 당시 발견은 엔셀라두스에서 탄소, 수소, 산소, 질소, 황에 이어 생명체의 6대 필수 원소를 모두 확인했다는 의미가 있었다.



2015년 10월28일 카시니호가 9만6천km 떨어진 곳에서 촬영한 엔셀라두스. 북반구에서는 충돌 분화구가 집중돼 있고, 중위도와 남반구에서는 균열과 주름진 지형이 두드러지게 보인다. 미국항공우주국 제공


에너지 안정성은 마지막 퍼즐 조각

이와 함께 그동안 남극에서만 감지됐던 열 방출이 북극에서도 감지됐다. 이는 엔셀라두스가 에너지 균형을 이루고 있다는 걸 뜻한다.

미국 사우스웨스트연구소와 영국 옥스퍼드대 연구진은 2005년과 1025년 카시니호 관측 데이터 분석을 통해, 북극의 기온이 예상보다 7도(절대온도 기준)가 더 높다는 걸 발견했다고 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.
연구를 이끈 옥스퍼드대 칼리 하우엣 교수(우주계측학)는 “생명체 존재 가능성에 큰 의미를 갖는 발견”이라며 “그동안 엔셀라두스에 액체 물이 있고, 다양한 종류의 유기분자가 있으며, 열도 있다는 것은 알고 있었지만, 안정성이야말로 진정한 마지막 퍼즐 조각”이라고 말했다.
*논문 정보
Detection of organic compounds in freshly ejected ice grains from Enceladus’s ocean. Nat Astron(2025).
https://doi.org/10.1038/s41550-025-02655-y
Endogenic heat at Enceladus’ north pole. Science Advances(2025)
DOI: 10.1126/sciadv.adx4338
곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr