[뉴스스페이스=김시민 기자] 287일 만에 지구로 돌아온 미국항공우주국(NASA) 소속 우주비행사 수니 윌리엄스(59)가 급격히 나이가 들어 지구로 돌아와 화제를 모으고 있다. 백발은 물론이고 10년치 노화가 진행된 모습을 보였기 때문이다.
우주생활로 인한 스트레스가 주요인으로 추정되지만 30~50세 우주인이 6개월간 우주에서 시간을 보낼 경우 이전 체력의 절반을 잃는다는 연구도 있다.
17시간의 비행 끝에 지구에 도착한 이들은 들것에 실려 건강검진을 위해 텍사스주 휴스턴의 NASA 존슨우주센터로 이송됐다. 9개월 간 중력이 미미한 우주선 공간에서 생활한 두 우주비행사는 9개월 전과 완전히 달라진 모습으로 귀환했다.
59세의 윌리엄스는 9개월만에 수년의 노화를 겪은 듯한 외모였다. 윌리엄스가 지난해 6월 지구를 떠날 당시, 길고 짙은 갈색 머리카락을 가지고 있었으나, 햇빛과 중력이 부족한 우주 공간은 단 9개월 만에 그녀의 머리카락을 하얗게 만들었다. 게다가 얼굴 살이 눈에 띄게 빠진 것은 물론이고, 지구를 떠날 당시보다 얼굴 주름도 깊어지고 도드라졌다.
전문가들은 ISS에서의 예상보다 긴 체류가 극심한 스트레스를 초래했을 가능성이 크다고 분석했다. 일반적으로 스트레스는 코르티솔과 아드레날린 분비를 증가시키며, 이는 모낭에서 멜라닌을 생성하는 줄기세포의 고갈을 촉진하는 것으로 알려졌다.
특히
영국 사우스웨일스대학의 인간생리학 전문가인 데미안 베일리 교수는 BBC에 “우주는 인간이 경험해 본 가장 극한의 환경이다. 인간은 아직 극한 상황을 처리하도록 진화하지 못했다”고 설명했다.
영국 우주비행사 팀 피크는 BBC와의 인터뷰에서 “우주에서 건강을 유지해야 하는 이유는 우주 자체 때문만이 아니라 다시 혹독한 지구의 중력 환경으로 돌아갈 때를 대비하는 과정이기 때문”이라며 “지구로 돌아온 첫 2~3일은 정말 힘들 수 있다”고 전했다.
우주에 머무르는 우주비행사들은 외모뿐만 아니라 심장 등의 장기와 체내 미생물 분포에도 변화를 가져온다.
BBC는 “우주비행사들은 매일 2시간 러닝머신과 사이클 머신, 웨이트 트레이닝을 조합한 운동을 통해 근육과 뼈의 건강을 최대한 유지해야 한다”면서 “우주에서는 약해진 중력 탓에 심장이 혈액을 펌핑할 필요가 없어진다. 심장 움직임이 둔화되면서 우주인들은 심장 부정맥을 쉽게 겪을 수 있다”고 설명했다.
NASA 역시 “30~50세 우주인이 6개월간 우주에서 시간을 보낼 경우 이전 체력의 절반을 잃는 것으로 확인됐다”면서 “우주인들에게 매일 2시간 30분 동안 운동하며 뼈와 근육을 단련해야 한다고 조언한다”고 전했다.
9개월 만에 지구로 돌아온 윌리엄스가 눈에 띄게 쇠약해 보이는 또 다른 이유는 식욕 부진이라는 분석도 나왔다.
영국 일간지 데일리메일은 “우주인들은 메스꺼움 또는 식욕 부진으로 지구에서보다 식사량이 줄어드는 경향이 있다”면서 “우주인 대부분은 지구로 돌아올 때 기존 체지방의 약 5%가 줄어든다”고 설명했다.
일례로 과거 340일 동안 ISS에 머물렀던 NASA 우주비행사 스콧 켈리는 체중의 7%를 잃었다. 또한 켈리의 장에서 서식하는 박테리아가 우주 비행을 하기 전과 크게 달라졌다는 사실도 발견됐다.
윌리엄스와는 반대로 얼굴이 붓는 증상이 나타날 수도 있는데, 이는 중력이 없는 상태에서 신체의 체액이 가슴과 얼굴 쪽으로 올라갈 수 있기 때문이다. 이로 인해 우주인들은 뇌가 부어 오르거나 시신경, 망막에 문제가 생길 수 있으며, 심할 경우 눈의 형태가 변하는 등 직접적인 변화를 겪을 수 있다.
노화와 관련된 DNA의 변화가 발견되기도 했다. 콜로라도 주립대학의 환경 및 방사선 보건학 교수 수전 베일리는 BBC에 “우주비행사 10명을 대상으로 연구를 진행한 결과, 우주 체류 중에는 텔로미어가 길어졌다가 지구 귀환 후 모든 이의 텔로미어 길이가 급격히 짧아졌다”고 설명했다.
DNA 끝부분에 있는 텔로미어는 염색체를 보호하는 역할을 하는데, 일반적으로 나이가 들수록 짧아져 노화 속도를 측정할 때 사용된다. 텔로미어 길이가 짧아질수록 DNA 손상, 알츠하이머, 당뇨병, 심장 질환 등의 발병 위험이 커진다.
베일리 교수는 우주 방사선 혼합물에 노출됐거나 스트레스와 관련 있을 가능성이 크다고 봤다. 다만, 왜 이런 현상이 발생하는지 정확한 이유는 아직 밝혀지지 않았다고 했다.
윌리엄스는 2006년 처음으로 우주정거장을 방문한 이후 지금까지 3차례에 걸쳐 총 608일간을 우주에서 보냈다. 이는 나사 우주비행사 중에서 두 번째로 긴 우주 체류 기간이다. 가장 긴 체류 기간 기록은 페기 윗슨의 675일이다.
한편 2024년 6월 미국 코넬 의대 중심의 국제 공동 프로젝트 ‘SOMA(Space Omics and Medical Atlas)’ 연구진은 “우주관광에 나선 민간인과 국제우주정거장에 머물렀던 우주 비행사들을 대상으로 우주 환경이 건강에 미치는 영향을 분석한 결과, 가장 큰 변화는 면역체계에서 나타났다”고 공개했다.
미국 코넬대 연구팀은 "우주 비행사의 면역 체계와 마이크로바이옴(체내미생물)의 변화를 살펴보니, 면역 체계를 구성하는 세포나 체내미생물은 종류에 따라 우주 환경에 반응하는 정도도 상이했다"며 "면역체계에 관여하는 단백질인 'CD14'나 'CD16'을 생성하는 유전자는 우주 환경에서 더 활발히 발현됐다"고 설명했다.
네이처는 “현재 우주 의학은 지구 의학의 발전보다 매우 뒤쳐져 있다"며 "우주 의학 발전을 위한 데이터베이스, 도구, 프로토콜의 신속한 개발이 필요하다"고 논평했다.
우주의학이 한국에서는 아직 생소하지만 국내 제약사 보령그룹이 선구적으로 연구와 투자를 진행중이다. 김정균 보령 대표는 미국 우주 기업 액시엄 스페이스(Axiom Space)에 투자하고 이사에 오르면서 우주사업을 본격화했다. 보령이 추진하는 우주의학 프로그램은 ‘HIS(Human In Space)’다.
한국과학기술기획평가원(KISTEP) 보고서에 따르면 우주의학 시장은 2023년 7억7000만달러(약 1조원) 규모에서 2030년에는 16억달러(약 2조2000억원)로 연간 약 11% 성장할 것으로 전망된다.
