오늘은 우주 여행 중에 소행성의 화합물을 식량으로 변환하는 주제에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
우주 여행을 위한 새로운 식량 자원
과학자들은 미래의 우주 비행사들이 깊은 우주 여행 중에 소행성의 화합물을 식량으로 변환할 수 있을지 연구하고 있습니다. 우주 비행사들은 장기적인 우주 여행에 나설 때 필요한 모든 칼로리를 동결 건조식품의 형태로 포장할 수 없습니다. 또한, 현재의 우주 정원 기술은 신선한 농산물을 충분히 공급하기에는 아직 성숙하지 않아 우주 비행사들이 필요한 모든 것을 재배할 수 없는 상황입니다. 이러한 영양적 제약을 고려할 때, 한 그룹의 엔지니어들은 미래의 우주 여행자들이 식단을 전환해야 한다고 제안하고 있습니다.
최근 《국제 우주 생물학 저널》에 발표된 연구에 따르면, 과학자들은 우주 비행사들이 소행성을 찾아 모든 것을 마음껏 먹을 수 있는 식사를 할 수 있다고 제안합니다. 그들은 소행성을 직접 씹는 것은 아닙니다. 대신, 화학적 및 물리적 과정을 통해 소행성의 물질을 분해하고, 그 결과 생성된 유기 성분인 탄화수소 화합물이 박테리아에게 공급됩니다. 박테리아가 충분히 먹은 후, 우주 비행사들은 이 미생물의 집합체를 섭취할 수 있으며, 이를 더 맛있게 “생물량”이라고 부릅니다. 이러한 혁신적인 접근은 우주 식량 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
지구에서의 연구와 우주에서의 응용
이 아이디어는 미국 국방부의 방위고등연구계획국(DARPA)에서 후원하는 보다 지구적인 프로젝트에서 유래되었습니다. 이 기관의 프로그램 중 하나인 ReSource는 군대에서 발생하는 폐기물을 유용한 것으로 변환하는 작업을 연구자들에게 맡기고 있습니다. 즉, 쓰레기를 보물로 바꾸는 것입니다. ReSource에서 작업하는 한 팀은 “M.R.E.”, 즉 군용 식사를 연구하여 여러 해가 지속되는 군사 배급 식품을 처리하는 방법을 조사하고 있습니다. 하지만 군인들의 장기 보존 쇠고기를 담고 있는 플라스틱 용기는 훨씬 더 오랜 기간 지속됩니다.
이 과정의 첫 번째 단계는 플라스틱을 열분해하여 분해하는 것으로, “기본적으로 산소 없이 요리하는 것”이라고 Dr. Pearce는 설명했습니다. 이 열분해 과정은 고체, 가스 및 오일을 생성하며, 생성된 오일은 바이오리액터로 이동합니다. 그곳에서 박테리아가 이 오일을 먹고, 결국 박테리아가 스스로 성장하여 식량이 됩니다. 이 생물량은 우리가 매일 먹는 음식과 유사한 영양적 특성을 가지고 있으며, 향후 우주 비행사들에게 중요한 식량 자원이 될 수 있을 것입니다.
소행성에서 식량을 생산할 수 있을까?
Dr. Pearce는 자신의 “우주 친구들”과 이 플라스틱 작업에 대해 논의하면서 소행성이 박테리아의 관점에서 보면 플라스틱과 그리 다르지 않다는 점을 지적했습니다. 두 물질 모두 많은 탄소를 포함하고 있으며, 이는 박테리아가 활용할 수 있는 주요 원료입니다. 그런 생각을 바탕으로 Annemiek Waajen(암스테르담 자유대학)이 연구한 내용을 바탕으로, 박테리아에게 지구에 떨어진 운석 재료를 먹여본 연구가 진행되었습니다. 연구 결과, 박테리아는 운석의 탄소를 소비하고 성장했습니다. 이는 운석이 초기 지구가 거주 가능해지는데 기여했을 수 있다는 것을 시사하며, 초기 단세포 생물들이 주변의 소행성 물질을 활용했을 가능성을 보여줍니다.
운석을 먹는 박테리아와 아마도 먹을 수 있는 플라스틱 미생물을 고려할 때, Dr. Pearce는 소행성이 식량이 될 수 있다는 아이디어가 매우 합리적이라고 생각했습니다. 결국, 실제 생화학적 과정은 플라스틱과 대략 비슷해야 하며, 이는 우주 비행사들이 소행성에서 식량을 생산할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 그래서 그는 자신의 우주 친구들과 함께 새로운 논문의 저자들이 되어 소행성이 가정상으로 얼마나 많은 식량을 생산할 수 있을지 계산했습니다. 연구자들은 소행성 베누(Bennu)를 모델 우주 암석으로 사용했습니다. NASA의 OSIRIS-REx 임무는 지난해 소행성에서 물질이 담긴 용기를 지구로 가져왔으며, NASA에 따르면 베누의 총 질량은 약 8550만 톤에 달합니다.