성공, 달 토양에서 식물이 자랐다

달에서 가져온 토양에서 식물 싹이 돋았다. 사상 첫 토양 재배 실험이 성공했다. 발육속도는 지구 토양보다는 느렸지만 달기지 시대를 대비한 첫걸음이라는 평가다. 어떻게 어떤 식물이 재배 실험에 쓰였을까 자세한 결과가 나왔다.

 

 

달에서 가져온 토양에 식물 재배

 

전기자 테슬라 일론 머스크, 아마존 제프 베조스 등은 근미래 달나라 여행 프로젝트는 물론 달나라 거주까지도 목표하는 프로젝트를 추진중이다. 일론 머스크의 경우 최근 수십시간 달 여행을 넘어 2박3일 정도의 시간을 달여행에 성공했다.

 

이로인해 전 세계는 정부는 물론 민간기업들도 미래 우주시대를 준비하는 프로젝트에 상당한 예산 투입과 연구 속도를 내고 있다. 이러한 시점에 달에서 가져온 흙으로 사상 처음으로 식물을 재배한 실험 결과가 나왔다. 첫걸음은 성공이다.

달에서 가져온 흙에서 식물이 자랐다

실험결과는 두가지다. 좋은 소식은 달 토양으로도 식물 재배가 가능하다는 사실을 확인했다. 나쁜 소식은 지구 토양에서보다는 식물의 발육이 부진하다는 점이다. 

역사상 지금까지 달 토양과 환경을 모방한 흙이나 온실에서 작물을 재배한 적은 있지만 실제 달 토양에서 재배 실험을 한 것은 이번이 처음이다. 2019년엔 중국의 창어4호가 달에 착륙해 목화씨의 싹을 틔우는 데 성공한 바 있지만 착륙선 내 특수 용기에서 실험한 것이었다.

미국도 플로리다대 연구진이 아폴로 우주선에서 가져온 달 토양으로 애기장대 식물을 키우는 데 성공했다. 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 바이올로지’(Communications Biology)에 따르면 과학자들이 일찌감치 유전자를 완전히 파악해 놓은 식물이어서 과학적 분석을 위한 실험에 유용하게 쓰이고 있다. 해당 토양은 나사를 통해 아폴로 11호(1969년), 12호(1970년), 17호(1972년)가 가져온 달 토양들이다.

 

 

11년만에 받아낸 달 토양 12g

 

연구진은 달 토양 재배 실험을 위해서 나사(NASA)에 지난 11년 동안 세 번에 걸쳐 달 토양 임대를 신청했다. 번번이 거절당했지만 비로소 지난해 2021년 허락을 받았다. 아폴로 우주비행사들이 6번의 달 착륙 임무에서 가져온 달 표토와 암석은 총 382kg이었다. 나사는 산화와 오염 방지를 위해 휴스턴의 존슨우주센터 내 질소 저장고에 이것들을 보관했다.

달 토양 재배 실험

연구진은 나사의 엄격한 심사 문턱을 넘고 넘어 받아낸 달 토양은 고작 12g이었다. 그러나 소중한 마음으로 연구진은 골무 크기의 화분 12개에 각각 0.9g의 달 토양을 5mm 깊이로 넣은 뒤 애기장대 씨앗을 3~5개씩 심고 영양액을 주입했다.

비교를 위해서 화산재로 만든 달 모사토양에도 같은 씨앗을 심어 관찰했다. 연구진은 한 번도 해본 적이 없는 실험 앞에서 과연 싹이 틀까 두려움반 설레임반이었지만 결과는 성공이었다. 12개 달 토양 화분에서 싹이 나왔다. 연구진은 “씨앗을 심고 이틀 뒤부터 싹이 트기 시작했고 달 토양과 대조군이 모두 6일째까지 똑같은 발육 상태를 보였다”고 밝혔다.

한마디로 경이로움 그 자체였다. 연구를 이끈 안나-리사 폴 교수는 '싹이 났다는 것은 달 토양이 식물 발아와 관련한 호르몬과 생체 신호를 방해하지 않았다는 걸 말해준다”고 설명했다. 

 

 

6일째부터 성장 속도 차이

 

그러나 심은지 6일째 이후부터 달 토양 재배 식물의 성장 양태가 달라지기 시작했다. 달 토양에 심은 애기장대의 성장 속도가 느렸다. 뿌리는 더 뻗지 못했고 잎도 더 작았다. 잎에는 스트레스의 징후로 볼 수 있는 붉은 반점도 나타났다.

모사토(왼쪽), 달 토양(오른쪽) : 식물 성장 차이

 

이러한 현상을 관찰하던 연구진은 20일 후 애기장대가 꽃을 피우기 직전에 애기장대를 수확해 유전자를 분석해 봤다. 그 결과 염분이나 금속, 활성산소에 노출된 식물에서 흔히 볼 수 있는 종류의 유전자 발현을 확인했다. 연구진은 “이것은 식물이 달의 토양 환경을 스트레스로 인식하는 것으로 추론할 수 있는 근거”라고 말했다.

 

 

채취한 흙의 위치 따라 달라

 

흥미로운 발견중 하나는 우주비행사들이 달에서 가져온 흙의 깊이에 따라 식물의 성장 양태가 달랐다. 얕은 곳에서 채취한 토양일수록 태양풍에 더 많이 노출돼 여기서 자란 식물은 스트레스 징후가 더 많아 보였다. 한 식물은 죽기도 했다.

아폴로11,12,17에서 가져온 달 토양별 차이

미국 뿐 아니라 러시아, 중국은 2030년대 이후 달에 상주 기지를 목표를 두고 있다. 달 기지를 만들면 직접 식물을 키워 먹을 수 있는 환경을 구축하는 것이 아무래도 바람직할 것이다. 문뜩 리들리 스콧 감독의 영화 '마션'이 떠오른다.

 

모사토에서 자란 동일한 식물

 

달 토양은 미생물과 수분이 없다는 점이 지구 토양과의 차이점이다. 또 지구와 같이 대기가 없어서 우주에서 날아오는 입자들에 무방비로 노출돼 있다. 그러나 토양을 이루는 기본 구성물질은 같다는 점에서 적절한 물과 빛, 공기 조건을 제공한다면 식물 발육과 성장할 확률이 이번 달 토양 식물 재배 실험에서 확인된 셈이다. 

 

연구진들 뿐만 아니라 전 세계 우주 과학자들은 이번 실험 발표에 긍정적인 시그널을 받은 듯하다. 이번 실험 성공을 근거로 달 현지에서도 작물 재배가 가능할지는 단정할 순 없지만 더 최적화된 세밀한 연구의 필요성이 가능해졌다는 데에는 이론의 여지가 없다.

 

영화 '마션' 감자 씨앗 심기

영화 '마션' 감자 씨앗 성장

 

영화 '마션'에서 맷 데이먼이 홀로 화성에 남겨져 살아남기 위해 자신의 인분으로 화성흙에 섞고 지구 대기를 조성한 작은 밭에서 감자를 심어 자라게 했던 장면은 2015년 영화 공개후 설득력있는 과학적 설정에 감탄을 자아냈다. 이번 달 토양 식물 재배 성공은 화성보단 훨씬 가까운 달에 기지가 건축되고 정착까지 웬지 가능할거란 기대가 된다.