빛도 들지 않는 태평양 심해에서 산소를 생성하는 다금속 덩어리들이 발견됐다. 심지어 이 덩어리들은 AA배터리 수준의 전기를 방출하는 것으로 나타났다.
22일(현지시간) 스코틀랜드 해양과학협회(SAMS)를 주축으로 한 국제연구팀은 햇빛이 전혀 닿지 않는 태평양 해저 4km 아래에서 산소를 만들어내는 다금속 퇴적물을 발견했다고 발표했다. 연구팀은 "지구상에서 생명이 처음 시작된 방식을 다시 생각해볼 필요가 있다"고 말했다.
통상 산소를 생성할 수 있는 것은 빛으로 광합성을 하는 식물이나 조류다. 그런데 햇빛이 전혀 들지 않는 심해에서 '다금속 결절(polymetallic nodule-covered)'이라고 불리는 작은 광물 퇴적물이 산소를 만드는 사례가 발견된 것은 이번이 처음이다. 이렇게 생성된 산소는 이른바 '암흑산소'(dark oxygen)라고 불린다.
'암흑산소'를 만드는 광물 퇴적물은 하와이와 멕시코 사이에 있는 심해 평야인 클라리온-클리퍼튼 구역(CCZ)에서 발견됐다. 이곳에선 코발트, 니켈, 구리, 망간 등의 광물이 채굴될 예정이다. 산소를 내뿜는 다금속 결절은 심해에서 광물을 채굴했을 때 심해생물에게 어떤 영향을 미칠 수 있는지 조사하던 도중 발견됐다.
연구팀은 해저의 산소 소모율을 측정하고자 해저 챔버(benthic chamber) 장치를 사용해 많은 양의 퇴적물을 빨아들였다. 일반적으로 챔버에 갇힌 산소의 양은 생물이 호흡할 때 소모되면서 감소한다. 그런데 정반대의 상황이 벌어졌다. 오히려 산소량이 증가한 것이다.
광합성이 이뤄지지 않는 완전한 어둠 속에서는 이런 일이 일어날 수 없다고 판단한 연구팀은 센서오류로 여기로 몇 개의 결절을 더 가져와 테스트를 반복했다. 하지만 결과는 산소량 증가였다. 이후 연구팀은 결절이 전기적 전하를 띠고 있다는 사실을 발견했다.
SAMS의 수석 연구저자인 앤드류 스위트먼은 "결절 표면에서 AA 배터리와 비슷한 수준의 높은 전압을 발견했다"고 말했다. 이 전하가 바닷물을 전기분해해 수소와 산소로 나누는 것이다. 이 화학 반응은 대략 AA 배터리의 충전량인 약 1.5볼트에서 발생한다.
니콜라스 오웬스 SAMS 국장은 이번 발견을 두고 "최근 해양과학에서 가장 흥미로운 발견 중 하나"라며 "복잡한 생명의 진화가 어떻게 시작됐을지 다시 생각하게 만든다"고 말했다. 지금까지 산소는 약 30억년 전 남조류라고 불리는 고대 미생물에 의해 처음 생성됐다는 것인데 이 견해가 뒤집어질 수 있는 발견을 한 것이다.
이번 연구결과는 '네이처 지오사이언스'(Nature Geoscience) 학술지에 게재됐다.
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