북극 심해서 370도 ‘뜨거운 물기둥’ 발견

과학자들은 과거 깊은 심해에는 생명체가 거의 없을 것으로 생각했다. 지상보다 수백 배 압력이 높을 뿐 아니라 차갑고 산소 농도도 낮은 바다이기 때문이다. 하지만 실제 심해 탐사선과 무인 잠수정이 탐사한 심해는 상상과는 딴판으로 풍요로운 생태계가 펼쳐져 있었다. 햇빛은 전혀 닿지 않지만, 위에서 내려오는 유기물을 영양분으로 삼아 이곳에서 완벽히 적응해 사는 생물체가 무수히 많았다.

이런 심해 생태계 가운데서도 과학자들을 가장 놀라게 했던 것은 뜨거운 물이 뿜어져 나오는 심해 열수분출공(hydrothermal vent)이었다. 지구 지각 깊숙한 곳에서 나오는 섭씨 수백 도의 뜨거운 물줄기 속에는 여러 가지 화학 물질이 가득했다. 그리고 이 화학물질을 이용해 에너지를 생산하는 미생물과 이 미생물을 기반으로 자신만의 먹이 피라미드를 건설한 심해 생명체들은 햇빛과 무관하게 번성하고 있었다.

하지만 과학자들을 심해 열수분출공에 크게 흥분한 이유는 따로 있었다. 이렇게 햇빛이 닿지 곳에서 생명체가 존재할 수 있다면 태양계나 다른 외계 행성계에도 비슷한 방식으로 독립 생태계가 만들어질 수 있기 때문이다. 예를 들어 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스 역시 두꺼운 얼음 지각 아래 바다가 있고, 바다 밑바닥에는 비슷한 열수분출공이 존재할 수 있다. 만약 이곳에서 생명체가 발견된다면 우주 곳곳에 많은 행성과 위성에 생명체가 존재한다는 이야기가 된다. 하지만 지금 당장 수십㎞ 두께의 얼음을 뚫고 얼음 위성의 바다를 탐사하기 어렵기 때문에 과학자들은 지구의 열수분출공 연구에 심혈을 기울이고 있다.



미국 우즈홀 해양 연구소 엘머 알버스와 크리스 저먼이 이끄는 과학자 팀은 2017년부터 2023년 사이 북극점에 가까운 차가운 북극해의 심해를 연구했다. 이들의 목표는 북위 87도, 수심 4,000m 아래에 있는 가켈 해령(Gakkel Ridge)의 열수분출공이었다. 연구팀은 심해 잠수정을 이용해 이곳에 있는 오로라 열수분출공(사진)과 다른 열수분출공을 자세히 조사했다. 오로라 열수 분출공은 섭씨 370도의 뜨거운 물을 내뿜고 있는데, 참고로 바다 표면과는 거리가 멀고 나오는 물의 양은 바다 전체와 비교하면 미미한 양에 불과해 북극 얼음을 녹게 하는 원인은 아니다.

아무튼 연구 결과 이곳의 열수분출공은 다른 장소에서 발견된 열수분출공과 달리 금속성분은 적고 수소나 메탄 성분은 풍부했다. 연구팀에 따르면 오히려 미생물이 사용할 수 있는 에너지는 이 경우가 더 높아 많은 생명체를 부양할 수 있다. 과학자들이 북극 심해의 열수분출공에 주목한 이유는 현재 태양계에서 외계 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 장소로 지목되는 유로파와 비슷하다고 보기 때문이다. 얼음 밑 차가운 바다 깊숙한 곳에 뜨거운 화학물질이 풍부한 열수분출공이 있다면 그곳에서 태양에너지와 독립적으로 유지되는 생태계가 존재할 수 있다.

이번 연구는 지구의 열수분출공도 지역마다 다른 특성이 있으며 아직 우리가 모르는 것이 많다는 점을 보여준다. 태양계 다른 곳의 열수분출공을 탐사하기 전에 지구의 열수분출공을 연구하는 것이 중요한 만큼 앞으로도 과학자들은 앞으로도 지구 곳곳 심해에 숨은 열수분출공을 찾아 활발한 연구를 진행할 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com