[박종진의 과학 이야기] H₂O

박종진

아무리 과학에 관심이 없는 사람이라도 물의 화학식이 H₂O라는 것 정도는 안다. 수소 원자 2개와 산소 원자 하나가 결합해서 생긴 물의 분자식이다. 지구 표면의 70%는 물이고 우리 몸의 70%도 물로 이루어져 있다. 물은 우리 인간은 물론이고 모든 생명의 근본이다. 그렇다면 너무 흔해서 우리가 무심코 다루는 물은 언제 어떻게 생겨난 것일까?
 
인간은 공기 없이는 3분, 물이 없으면 3일 정도 살 수 있다고 하는데 생명 유지에 절대적으로 필요한 공기나 물은 너무 흔해서 항상 거기에 있었던 것으로 대수롭지 않게 생각할 지도 모른다.  
 
하지만 세상 모든 것에는 그 시작이 있다. 우주의 나이는 약 138억 년이라고 하는데 태양은 지금부터 약 46억 년 전에 태어났으며 그때 지구도 함께 태동했다. 갓 태어난 지구는 마그마가 펄펄 끓는 너무 뜨거운 곳이어서 처음에는 물이 존재할 수가 없었다. 시간이 흘러 지표가 식고 암석층이 형성되었을 즈음 지구 주위를 떠돌던 소행성들이 지구 중력에 끌려 지구를 강타한 적이 있었다.  
 
이 때를 소행성 대폭격 시대라고 부르는데 소행성에 섞여 있던 물이 지구에 전달되었을 것이라는 학설이 있다. 학자에 따라서 소행성이 아니라 얼음을 품은 혜성에서 왔다는 학설을 주장하기도 한다. 또 애당초 수분을 포함하고 있던 마그마가 식으며 증발한 수증기가 비가 되어 내려 지표면에 물로 존재했을 것이라는 이론도 있지만, 아직 우리 곁에 흔하디 흔한 물이 어디에서 왔는지 확실하게 결론 나지 않았다.  
 

지구상에 존재하는 물 중 가장 많은 것이 바닷물인데 전체 물의 총량의 97.5%쯤 된다. 하지만 바닷물은 염분 때문에 식수로 쓸 수도 없고 공업이나 농업용수로 이용하기도 부적절하다. 결국, 나머지 2.5%밖에 되지 않는 담수 중 우리가 쉽게 쓸 수 없는 빙하나 만년설, 지하수를 빼면 사용 가능한 물은 정말로 새 발의 피도 안 되는 형편이다.  
 
지구상에 인간을 포함한 생명체가 발현하고 번성할 수 있었던 가장 기본적인 이유가 바로 물이다. 그래서 외계 문명을 찾는 조건으로 그 행성에 액체 상태의 물이 존재하는가를 밝히는 것이 첫 관문이다. 하지만 우리 지구가 속한 태양계 밖 다른 항성계에 존재할 지 모르는 생명체는 우리와 전혀 다른 물리학 법칙을 따를 것이고 어쩌면 물과 그들의 생명 현상과는 무관할지도 모르기 때문에 물의 존재와 생명체와의 관계는 태양계 내에서만 따질 조건일지도 모른다.  
 
지금까지 알려진 바로는 우리 태양계에서 지구 말고 물이 있을 만한 대표적인 곳으로 목성의 위성인 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스 얼음 표면 아래에 큰 바다가 존재할 것이라고 한다. 대다수 화학 물질은 물에 녹기 때문에 화학 물질이 결합하여 생명체로 진화하는데 물이 아주 중요한 역할을 한다. 물이 없으면 각각의 화학 물질이 상호 작용을 하기 어렵기 때문이다.  
 
또 물은 열을 조절하는 역할을 해서 생명 유지를 쉽게 해준다. 그렇게 대기 온도 조절의 완충작용을 하므로 해가 났다고 갑자기 더워지는 것을 막아주고 해가 없다고 기온이 뚝 떨어지게 놔두지 않는다. 물이 없는 사막에서 밤낮의 온도 차가 큰 것은 바로 이런 이유에서다. (작가)
 
 

박종진