우주 최초의 진짜 설탕, 은하 중심 분자 구름에서 발견

어떻게 발견됐나

연구팀은 스페인에 있는 두 대의 가장 민감한 전파망원경인 **예베스 40m 망원경(Yebes 40-meter telescope)**과 **IRAM 30m 망원경(IRAM 30-meter telescope)**을 사용하여 G+0.693-0.027 분자 구름에 대한 초고감도 광대역 스펙트럼 탐사를 수행했습니다.

모든 분자는 고유한 회전 신호, 즉 화학적 지문을 가지고 있습니다. 이는 전파망원경으로 관측할 때 특정 스펙트럼 선으로 나타납니다. 연구진은 구름에서 나오는 미약한 전파 신호를 실험실에서 미리 측정한 에리트룰로스의 스펙트럼과 비교하여 그 존재를 의심의 여지없이 확인했습니다.

이 탐색은 몇 년 전에 발표된 힘든 실험실 작업 덕분에 가능했습니다. 2021년, 바스크 대학교(UPV/EHU) 연구진은 이미 에리트룰로스의 초정밀 분자 구조를 결정하여 우주에서의 결정적 검출에 필요한 분광학적 로드맵을 만들어 놓았습니다.

차가운 우주에서 설탕은 어떻게 만들어지나

별과 별 사이의 공간은 상상할 수 없을 정도로 차갑고 거의 텅 비어 있습니다. 그렇다면 당 분자는 어떻게 그곳에서 조립될까요?

양자 화학 시뮬레이션으로 뒷받침되는 주요 모델에 따르면, 에리트룰로스는 **얼음 먼지 알갱이(icy dust grains)**의 표면에서 형성됩니다. 우주선(cosmic ray) 충돌과 자외선 복사에 의한 에너지 처리가 알갱이에 붙어 있는 더 단순한 2탄당 알데하이드와 알코올 사이의 화학 반응을 촉진합니다. 일단 형성된 분자는 충격파에 의한 샌드블라스팅(sandblasting)과 유사한 과정인 스퍼터링(sputtering)을 통해 기체 상태로 방출됩니다.

G+0.693-0.027 구름은 이 과정에 특히 적합합니다. 이곳은 현재 진행 중인 구름 간 충돌(cloud-cloud collision) 지역으로, 강력한 충격파를 발생시켜 먼지 알갱이 표면에서 분자를 떼어내 감지 가능한 수준의 기체 상태로 만듭니다. 이 동일한 구름에서 이미 20개 이상의 성간 분자가 처음으로 검출된 바 있습니다.

생명의 기원에 갖는 의미

이 발견은 생물학의 가장 깊은 수수께끼 중 하나인 '최초의 유전 물질은 어디에서 왔는가?'에 대한 직접적인 시사점을 제공합니다.

생명의 기원에 대한 가장 널리 받아들여지는 가설은 'RNA 월드(RNA World)' 가설입니다. 이 가설은 DNA가 진화하기 전에 리보핵산(RNA)이 정보 저장과 촉매 역할을 모두 수행했다고 주장합니다. 하지만 RNA 자체는 매우 복잡한 분자입니다. 일부 연구자들은 RNA보다 더 단순한 유전 체계가 먼저 존재했을 것이라고 제안합니다.

에리트룰로스는 이 그림에 완벽하게 들어맞습니다. 이 분자는 화학적 변환을 통해 **트레오스(threose)**로 전환될 수 있으며, 트레오스는 **트레오스 핵산(TNA)**의 골격을 형성하는 4탄당입니다. TNA는 잠재적인 RNA 이전 유전 물질로 간주됩니다. 에리트룰로스가 동일한 구름에서 다른 많은 RNA 전구체(하이드록실아민, 글리콜아마이드, 탄산 등)와 함께 매우 풍부하게 검출되었기 때문에, 이 발견은 자연이 생물학적 개입 없이도 대체 유전 체계의 구성 요소를 생산할 수 있음을 보여줍니다.

초기 지구로의 생명 원료 전달

이 발견은 지구가 생명 탄생 전 물질을 어떻게 획득했는지에 대한 오랜 논쟁을 강화합니다. 유전 전구체에 필요한 당을 포함한 복잡한 유기 분자들은 태양계를 형성한 물질에 이미 존재했던 것으로 보입니다.

후기 대충돌(Late Heavy Bombardment) 시기(약 41억~38억 년 전)에 혜성, 소행성, 운석이 내행성계를 강타했을 때, 이 분자들은 손상되지 채 초기 지구로 전달될 수 있었으며, 이는 생명 탄생 전 물질의 '즉시 공급 가능한' 공급처를 제공했을 것입니다. 성간 공간에서 진짜 설탕이 검출됨으로써 이 전달 가설은 훨씬 더 설득력을 얻게 되었습니다.

결론

에리트룰로스의 발견이 우주 어딘가에 생명체가 존재한다는 것을 증명하는 것은 아닙니다. 그러나 이는 가장 중요한 생물학적 분자 종류 중 하나인 진짜 설탕이 성간 공간에서 자연적으로 그리고 풍부하게 형성될 수 있음을 증명했습니다. 오늘날 G+0.693-0.027 분자 구름에서 일어나고 있는 동일한 화학 작용이 46억 년 전 태양과 행성들을 탄생시킨 구름에서도 일어났을 것입니다. 설탕은 처음부터 거기에 있었던 것입니다.