[논문 리뷰] Astrophysical and Biological Constraints on Radiopanspermia

Jeff Secker, Paul S. Wesson외 1명|PubMed|1996. 07. 26.

Astro and Planetary Science참고 문헌 4인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 먼지 입자들을 통한 미생물의 간섭성 우주 이동인 라디오판스페리아가 천체물리적 및 생물학적 조건 하에서 어떻게 가능한지 조사한다. 현재 태양의 자외선 방사선은 대부분의 미생물을 비활성화하지만, 탄소에 의한 보호와 태양의 적색거성 단계에서의 분출이 생존 확률을 크게 높여, 별계 간에 생존 가능한 생명체의 이동을 가능하게 하며, 비활성화된 유전물질이 여전히 생물학적 진화를 유도할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We have carried out a series of calculations involving bacteria and viruses embedded in dust grains, which are ejected from our solar system by radiation pressure and travel through space to other star systems. Under many conditions this type of panspermia is impractical, primarily because the ultraviolet (UV) radiation of the present Sun inactivates the micro-organisms. However, if the organisms are shielded by an absorbing material like carbon and if ejection takes place in the red-giant phase of a one solar mass star like our Sun, there is a significant probability that the micro-organisms can reach another star system alive (i.e. with only sub-lethal damage from UV and ionizing radiation). In addition to panspermia with viable micro-organisms, it is possible to seed the Galaxy with inactivated ones whose DNA and RNA fragments may provide the initial information necessary to start biological evolution in favourable environments.

연구 동기 및 목표

• 천체물리적 및 생물학적 제약 조건 하에서 먼지 입자들을 통한 간섭성 우주적 미생물 이동의 가능성을 평가하기.
• 미생물이 별계에서 분출되어 다른 별계로 이동할 수 있는지를 규명하기.
• 우주 여행 중 자외선 및 고에너지 방사선이 미생물의 생존성에 미치는 영향을 평가하기.
• 비활성화된 DNA 또는 RNA 조각이 적합한 환경에서 생물학적 진화를 유도할 수 있는지를 탐색하기.
• 라디오판스페리아가 물리적·생물학적으로 실현 가능한 조건을 특정하기.

제안 방법

• 복사압을 이용해 별계에서 박테리아 또는 바이러스를 포함한 먼지 입자들을 분출시키는 모델링.
• 우주 여행 중 자외선 및 고에너지 방사선에 노출된 미생물의 생존율 계산.
• 먼지 입자 내부의 미생물에 대한 탄소층의 방사선 차단 효과 평가.
• 일개 태양질량 별의 후기 진화 단계(적색거성 단계)를 시뮬레이션하여 최적의 분출 시기 규명.
• 생존 가능한 미생물이 다른 별계에 그대로 도달할 가능성을 평가.
• 유리한 환경에서 비활성화된 유전물질 조각이 생물학적 진화의 원천이 될 수 있는지를 분석.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 복사압에 의해 별계에서 분출된 미생물이 우주를 가로질러 생존할 수 있는가?
• RQ2 태양의 자외선 및 고에너지 방사선이 분출 및 이동 중 미생물의 생존성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 우주 여행 중에 탄소 보호층이 미생물에 대한 방사선으로부터 얼마나 효과적으로 보호하는가?
• RQ4 적색거성 단계처럼, 미생물 생존 확률을 극대화하는 분출 창이 존재하는가?
• RQ5 비활성화된 미생물의 DNA 또는 RNA 조각이 적합한 외계 행성 환경에서 생명 기원에 기여할 수 있는가?

주요 결과

• 현재 태양의 자외선 방사선으로 인해 먼지 입자에 포방된 미생물은 일반적으로 비활성화되며, 이로 인해 현재의 라디오판스페리아는 실현 가능성이 낮다.
• 탄소층에 의한 보호는 자외선 및 고에너지 방사선을 감쇠시켜 우주 여행 중 미생물의 생존율을 크게 향상시킨다.
• 일개 태양질량 별의 적색거성 단계에서의 분출은 생존 가능한 미생물이 다른 별계에 도달할 가능성을 높인다.
• 자외선 손상이 치명적이지 않은 미생물이 우주를 가로질러 생존하여 다른 곳에 생명을 뿌릴 가능성이 상당히 존재한다.
• 비활성화된 DNA 및 RNA 조각은 여전히 유리한 행성 환경에서 생물학적 진화를 유도할 수 있는 필요한 유전 정보를 제공할 수 있다.
• 연구는 현재 태양 조건 하에서는 생존 가능한 판스페리아가 거의 불가능하나, 특정한 천체물리적 조건과 보호 조건 하에서는 실현 가능하다고 결론을 내린다.