영국 옥스퍼드대의 찰스 코켈 교수 연구진은 2020년 11월 10일 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 발표된 연구에서 국제 우주정거장(ISS)에서 미생물을 이용해 현무암에서 유용한 광물을 추출하는 실험에 성공했다고 밝혔습니다. 이 실험은 지구 400km 상공의 저궤도에서 이루어졌으며, 미생물제련(bioming) 기술을 통해 '희토류 원소'(REE)를 달이나 화성 등 지구 외부에서 확보할 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다.
이번 연구는 행성 탐사 및 우주 정착 기지를 건설하는 데 필요한 자원을 지구 외부에서 직접 얻는 새로운 기술 개발의 토대를 마련해주는 중요한 성과로 평가됩니다. 특히, 희토류 원소는 전자기기, 항공우주 산업 등 첨단 기술에 필수적인 자원으로, 이러한 자원을 우주에서 효율적으로 채굴할 수 있다면 향후 인류의 우주 탐사 및 정착 계획에 큰 도움이 될 것입니다.
2. 실험에 사용된 미생물과 암석, 그리고 미생물 제련 반응로
연구팀은 '미생물 제련 반응로' 18대를 2019년 7월 플로리다주에서 발사된 스페이스 X의 로켓에 실어 우주정거장으로 보냈습니다. 이 반응로는 에든버러대학 우주생물과학센터 과학자들이 10년에 걸쳐 개발한 것으로, 화성 표면을 덮고 있는 레골리스와 가장 유사한 현무암 조각과, 광물에서 금속을 추출하는 능력이 있는 박테리아가 담겨 있었습니다.
이 실험에 사용된 박테리아는 특정 금속을 분해하거나 추출하는 데 도움을 줄 수 있는 특성을 가지고 있어, 지구 외부에서 자원 채굴의 가능성을 탐색하는 데 중요한 역할을 했습니다. 이러한 미생물과 반응로 시스템은 앞으로 다른 행성에서도 자원을 얻는 기술로 발전할 가능성이 큽니다.
3. 중력에 영향 받지 않고 일을 하는 미생물이 존재
미생물은 수십억 년 동안 지구에서 암석에 산성 물질을 분비하고 화학반응을 일으켜 생존에 필요한 물질을 추출해왔습니다. 이러한 과정에서 니켈이나 리튬과 같은 전자기기에 필수적인 희토류 원소가 부산물로 생성됩니다. 지구에서는 이러한 미생물제련을 통해 금과 구리의 약 20%에 해당하는 양이 생산되기도 합니다.
이번에 국제 우주정거장에서 수행된 '바이오락'(BioRock) 실험은 미생물이 중력이 거의 없는 환경에서도 이러한 제련 활동을 수행할 수 있는지를 확인하기 위한 것이었습니다. 실험의 성공은 중력이 거의 없는 우주 환경에서도 미생물 제련이 가능하다는 것을 보여주었으며, 이는 향후 우주 탐사와 자원 확보에 중요한 의미를 갖습니다.
4. 우주 식민지의 가능성
이러한 실험은 광물에서 금속을 추출하는 것으로 알려진 박테리아 3종과 달과 현무암을 이용하여 원심분리기를 통해 진행되었습니다. 이 중 '스핑고모나스 데시카빌라스'는 무중력 상태에서도 활발히 반응을 일으켜 희토류 원소를 추출하는 데 성공했습니다. 반면 나머지 두 박테리아는 지구에서보다 금속 생산 능력이 떨어졌습니다.
이번 연구는 우주 식민지를 건설할 때 필요한 모든 물질을 로켓에 싣고 갈 필요 없이 우주 현지에서 필요한 자원을 조달하여 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 가능성을 보여주었습니다. 또한, 연구팀은 앞으로 미생물이 암석을 분해해 작물을 기를 수 있는 토양을 만들고, 물과 공기 등 생명 유지에 필요한 요소를 추출할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 이러한 기술은 장기적인 우주 거주를 현실로 만드는 데 있어 중요한 역할을 할 것입니다.
5. 앞으로 기대되는 미생물의 우주에서 역할
이러한 '바이오락'(BioRock) 실험 다음 단계는 '바이오애스테로이드'(BioAsteroid)입니다. '바이오애스테로이드'는 지구에서 가져온 현무암이 아닌 소행성에 있는 암석을 가지고 미생물 제련이 가능한지 알아보기 위한 실험입니다. 이 실험이 성공한다면 우주 식민지 건설에 한 걸음 더 나아가는 성과를 얻을 수 있을 것입니다.
미생물이 유용 광물을 추출하는 것은 단지 그들의 역할 중 하나에 불과하며, 미래에는 다양한 작업을 수행할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이는 우주 식민지에 필요한 자원 조달뿐만 아니라 작물을 재배할 수 있는 토양을 만들고 생명 유지에 필수적인 물과 공기를 생산하는 데까지 미생물의 역할이 확장될 수 있음을 시사합니다. 이러한 미생물의 역할은 장기적인 우주 거주와 탐사에 있어 중요한 기여를 할 것입니다.
