지구 외부에서 생명체를 탐색할 때, 탄소 기반 생명체가 아닐 가능성은 얼마나 되나요?

Question

안녕하세요.

지구상의 생명체는 탄소기반으로 구성되어 있어서 우주에서의 생명체도 결국 지구상의 이론으로 탄소를 통한 조사가 이루어질거 같은데요. 근데 탄소기반이 아닐수도 있을거 같습니다. 가능성이 있을까요?

Answer 1

안녕하세요.

말씀해주신 것처럼 탄소 기반이 아닌 생명체의 가능성은 이론적으로 존재하지만 여전히 탐색의 주류는 탄소 기반 생명체입니다. 탄소는 4개의 결합을 동시에 안정적으로 형성할 수 있고, 고분자를 형성할 수 있으며, 결합할 수 있는 경우가 많다보니 단일결합부터 삼중결합까지 다양한 구조를 형성할 수 있습니다. 이로 인해 단백질이나 DNA와 같이 복잡한 고분자 구조가 가능하며, 이는 생명체의 유전 정보를 저장하거나 대사를 수행함에 있어 필수적입니다. 즉 현재까지 알려진 원소 중에서 구조적 안정성을 갖추면서도 다양성을 동시에 갖는 원소가 사실상 탄소로 유일합니다.

대안으로 언급되는 원소 중에 탄소와 같은 14족에 위치한 실리콘 역시 4개의 결합을 형성할 수 있기 때문에 이론적으로 후보가 됩니다. 하지만 결정적인 한계가 있는데요, 실리콘 원소 간의 결합은 탄소보다 불안정하고 다양성이 떨어지며 산소와 결합하면 고체가 되기 때문에 생명 활동이 불리합니다. 또한 탄소에 비해 긴 사슬 구조를 유지하기가 어렵습니다. 이러한 한계점으로 인해 유연한 생화학 시스템을 만드는데 제약이 있습니다. 또한 지구 생명체는 물을 기반으로 하는데, 물은 극성 용매로서 다양한 화학 반응을 안정적으로 일어나게 합니다. 만약 다른 생명체가 존재한다고 했을 때 액체 메탄이나 암모니아 같은 다른 용매를 사용할 가능성도 제기되지만, 이런 환경에서는 반응 속도가 떨어지고 화학적 다양성을 보장받지 못합니다. 그럼에도 과학자들이 탄소 기반 이외의 생명체를 완전히 배제하지 않는 이유는 극저온, 고압과 같은 극한 환경에서는 탄소 이외의 원소를 기반으로 한 생명체가 있을 가능성이 존재하기 때문입니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 박재민 수의사입니다.

현재 과학에서는 외계 생명체도 탄소 기반일 가능성을 가장 높게 보고 있는데요!

탄소는 다양한 형태로 결합이 가능해 복잡한 분자를 만들기 쉬운 원소입니다

그래서 단백질이나 유전 물질 같은 구조를 형성하기에 매우 유리하지요

이 때문에 지구에서도 생명체가 모두 탄소 기반으로 구성되어 있습니다

다만 이론적으로는 탄소가 아닌 다른 원소 기반 생명체 가능성도 제기됩니다

대표적으로 실리콘 기반 생명체 같은 가설이 있지만 안정성과 반응성 문제로 실제 가능성은 낮게 평가됩니다

결국 현재 탐사는 탄소 기반을 중심으로 이루어지지만 완전히 다른 형태의 생명 가능성도 배제하지는 않는 것이 과학적 입장입니다

Answer 3

결론부터 말씀드리면 지구 밖 생명체가 탄소가 아닌 다른 원소 기반일 가능성은 충분합니다.

실제 가장 유력한 가설로 실리콘(규소)를 바탕으로 하는 생명체로, 주기율표상 탄소 바로 아래에 위치해 화학적 성질이 유사하며 복잡한 분자 구조를 형성할 수 있죠. 다만 실리콘은 산소와 결합할 때 기체인 CO2 대신 고체인 모래(SiO2)를 배출해야 한다는 점이 어려운 점으로 꼽힙니다.

이 외에도 저온 환경에서는 물 대신 액체 암모니아를 용매로 쓰거나, 질소와 인을 결합한 골격의 생명체가 존재할 수도 있습니다.

하지만 탄소는 우주에서도 상당히 흔하고 결합이 유연해 생명채에게는 압도적으로 유리한 우주적 표준일 확률이 높은 것은 사실입니다.

그래도 과학자들은 비탄소 기반 생물의 가능성을 배제하지 않고 탐색하고 있습니다.

Answer 4

탄소 이외의 원소를 기반으로 한 생명체 존재 가능성은 과학적으로 꾸준히 제기되는 가설이며 실리콘이 가장 유력한 대안으로 거론됩니다. 실리콘은 탄소와 화학적 족이 같아 결합 방식이 유사하지만 낮은 온도에서 결합력이 약해지고 대사 산물인 이산화규소가 고체 상태로 배출되어 순환이 어렵다는 물리적 한계가 존재합니다. 그럼에도 불구하고 액체 암모니아나 메탄이 존재하는 극한 환경에서는 탄소보다 실리콘이나 붕소 기반의 분자 구조가 더 안정적일 수 있다는 이론이 성립하므로 비탄소 기반 생명체 탐색은 외계 생물학의 중요한 연구 분야 중 하나입니다.

Answer 5

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

탄소는 4가 결합으로 다양한 분자를 안정적으로

형성해서 우주에서도 풍부하게 검출되어

현재 생명탐사의 1차 가설로 채택됩니다.

실리콘 등 대체원소기반 생명 가능성은

이론적으로 제기되지만, 결합 다양성이나 안정성 한계로

실제 존재 확률은 낮은것으로 평가되고 있습니다.

감사합니다.