국제 연구팀 "우리은하 중심부 분자구름서 4탄당 '에리트룰로오스' 발견"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 우리은하(Milky Way) 중심부 분자구름에서 생명체에서 에너지원으로 쓰이며 유전물질을 이루는 당들과 같은 계열인 탄소 원자 4개짜리 당(糖) 분자가 처음으로 직접 포착됐다.

우리은하 중심부의 합성 사진. 녹색 및 노란색 : 스피처(Spitzer) 우주망원경으로 관측된 8㎛ 및 24㎛ 파장(Churchwell et al. 2009; Carey et al. 2009). 빨간색 : 남아프리카 미어캣(MeerKAT) 전파망원경(Heywood et al. 2019, 2022) 촬영된 20㎝ 파장. [Ashley Barnes/Izaskun Jiménez-Serra/Juan García de la Concepción 제공. 재판매 및 DB 금지]

스페인 천체생물학센터(CAB-CSIC) 이사스쿤 히메네스세라 교수가 이끄는 국제 연구팀은 14일 과학 저널 네이처 천문학 (Nature Astronomy)에서 우리은하 중심부 분자구름에서 탄소 원자 4개로 된 당인 에리트룰로오스(erythrulose)를 검출했다고 밝혔다.

연구팀은 "이 발견은 성간우주가 최초 핵산을 만드는 데 필요한 당의 공급원이 될 수 있음을 시사한다"며 "이런 과정은 원시 지구뿐 아니라 우주의 다른 행성에서도 생명체 출현에 필요한 화학적 토대를 제공했을 가능성이 있다"고 말했다.

당은 생명체에서 대사에 필요한 에너지를 공급하고, 핵산(RNA·DNA)의 골격을 이루며, 세포 구조와 에너지 저장 물질의 구성 성분으로 작용하는 필수 생체분자다.

하지만 생명 기원 연구에서는 원시 지구 환경 재현 실험에서 단당류가 충분히 생성되지 않아 이런 당 분자가 처음 어떻게 만들어졌는지가 오랫동안 풀리지 않은 문제였다고 연구팀은 지적했다.

앞서 5탄당의 일종인 리보스와 포도당 등은 운석과 소행성 베누(Bennu) 시료에서 발견돼 일부 당이 우주에서 유래했을 가능성이 제기됐지만, 성간매질(interstellar medium)에서 당 자체가 직접 검출된 적은 없었다.

연구팀은 지구에서 2만6천700광년 떨어진 우리은하 중심부 분자구름(G+0.693-0.027)을 스페인의 예베스 40ｍ 전파망원경과 밀리미터파 전파천문연구소(IRAM) 30ｍ 전파망원경으로 관측하고, 이를 에리트룰로오스의 분광 신호와 비교했다.

그 결과 전파망원경의 관측 자료에서 에리트룰로오스만이 내는 고유한 전파 신호가 여러 개 발견됐다.

연구팀은 이 신호들은 실험실에서 측정한 에리트룰로오스의 분광 특성과 모두 일치했다며 이들 신호가 다른 분자의 신호와 겹쳤을 가능성 등을 하나씩 검증해 에리트룰로오스가 분자구름에 존재한다는 사실을 입증했다고 밝혔다.

또 같은 분자구름에서는 탄소 원자 3개로 이루어진 비슷한 당은 전혀 검출되지 않았고, 에리트룰로오스는 이런 3탄당보다 최소 8배 이상, 일부와 비교하면 17배 이상 많은 것으로 나타났다.

연구진은 일반적으로 성간 분자는 탄소 원자가 늘어날수록 존재량이 줄어든다며 더 큰 분자인 에리트룰로오스가 더 많이 발견된 것은 예상 밖의 결과라고 말했다.

이어 여러 개의 전파 신호가 우연히 에리트룰로오스의 신호와 모두 일치할 가능성은 약 0.2%에 불과하다며 이번 검출 신뢰성은 매우 높다고 덧붙였다.

양자화학 계산과 천체화학 모형 시뮬레이션에서는 에리트룰로오스가 성간 먼지 입자 표면에서 글리콜알데하이드와 에틸렌글리콜 같은 단순한 탄소 2개짜리 분자로부터 실제 관측된 것과 비슷한 수준으로 생성될 수 있는 것으로 확인됐다.

성간우주에서 만들어진 에리트룰로오스는 물이 있는 환경에서는 다른 종류의 당으로 쉽게 바뀔 수 있다. 연구팀은 이런 당들이 초기 생명체의 RNA 같은 핵산 합성에 필요한 재료가 됐을 가능성이 있다고 설명했다.

운석의 평균 수분 함량과 초기 지구에 유입된 유기물 양 등을 고려하면 41억~39억년 전 후기 대충돌기(Late Heavy Bombardment)에 5억~500억㎏의 에리트룰로스가 초기 지구에 전달됐을 가능성이 있다고 연구팀은 추정했다.

논문 공동 저자인 카를로스 브리오네스 박사는 "에리트룰로오스를 검출한 것은 매우 흥미로운 발견"이라며 "이는 RNA 구성 성분인 리보스 등 생명의 기원에 중요한 다른 당과 분자들이 우주에서 발견될 가능성을 열어준다"고 말했다.

◆ 출처 : Nature Astronomy, Izaskun Jiménez-Serra et al., 'Detection of a four-carbon sugar in interstellar space', https://www.nature.com/articles/s41550-026-02905-7

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