[뉴스스페이스=김시민 기자] 우주 전역에서 별과 행성 형성의 근간이 되는 미세한 우주 먼지 입자가 기존의 단단한 암석 모양이 아닌, 99%에 가까운 극도의 다공성을 가진 ‘스펀지’ 같은 구조임이 과학자들의 종합 연구를 통해 밝혀졌다.

이 연구결과는 2025년 9월 27일 권위 있는 저널 Astronomy and Astrophysics Review에 발표됐으며, 우주 먼지가 화학 반응 촉매 역할을 하는 중요한 표면을 훨씬 넓게 제공해 우주 분자 형성과 생명 기원 연구에 새로운 전기를 마련했다.

Astronomy and Astrophysics Review, 유럽우주국 ESA 로제타 미션 데이터, 아스트로바이올로지 및 우주화학 논문, The Independent, arxiv.org에 따르면, 독일 프리드리히 실러 예나 대학교의 알렉세이 포타포프 박사 주도로, 에든버러 해리엇와트 대학교 마틴 맥쿠스트라 교수가 참여한 이 국제 연구팀은 수년간의 우주 관측 자료와 실험실 분석을 토대로 우주 먼지가 ‘다공성’인지에 관한 오랜 논쟁을 해결하고자 했다.

맥쿠스트라 교수는 “우주 먼지는 작은 바위가 아니라, 내부에 무수한 미세한 빈 공간이 있는 부드러운 스펀지처럼 생겼다”라며 이전 과학적 통념과 극명히 대비되는 사실을 밝혔다.

특히 유럽우주국(ESA)의 로제타 미션이 2014년 혜성 67P/추류모프-게라시멘코 주변에서 수집한 데이터는 결정적인 증거를 제공했다. 로제타의 COSIMA와 GIADA 계측장비는 99% 이상 다공성인 극도로 연약한 먼지 알갱이를 발견했으며, 혜성 내부 구조 역시 70~80%의 초고다공성으로 나타났다. 이 결과는 혜성이 얼음과 먼지가 느슨하게 결합된 덩어리임을 시사하며, 밀도가 0.53kg/m³에 불과한 극도의 저밀도 상태임을 입증했다.

포타포프 박사는 “다공성 먼지는 표면적이 훨씬 넓기 때문에 우주 공간에서 발생하는 분자 생성 및 화학 반응 속도와 종류를 근본적으로 바꿔 놓을 수 있다”고 강조했다. 다공성으로 인해 먼지 입자들은 얼음 박막이 얇아져, 다양한 유기 분자 합성에 촉매 역할을 더욱 효과적으로 수행할 수 있다는 점은 생명체의 화학적 전구체 형성에 막대한 함의를 갖는다.

실제로 강력한 다공성 구조는 분자들이 먼지 표면과 내부 틈새까지 침투하여 반응을 촉진하는 통로 역할을 할 수 있어, 우주화학과 우주생물학 분야에서 중대한 의미를 갖는다.

약 100년 전 천문학계에서는 우주 공간이 너무 험난해 분자가 존재하기 어렵다는 견해가 지배적이었다. 그러나 연구진은 “오늘날 우주화학은 별과 행성 형성, 그리고 생명의 기원을 연구하는 핵심 분과”라며 이러한 다공성 먼지 발견이 우주 환경 내 분자 형성과 진화 이해에 새로운 전환점이 될 것임을 시사했다.

한편, 이번 연구는 우주 먼지의 극단적 다공성이 기존에 관측된 전자기파 신호와 분자 구름 상태와 완전히 부합하는지에 대해 과학계 내 이견이 있음을 밝히며, 앞으로 추가적인 우주관측, 실험실 실험 및 모델링 연구가 필요하다고 결론지었다.

이번 발견은 앞으로 별과 행성, 나아가 생명의 기원을 연구할 때 우주 먼지에 대한 보다 정밀한 물리·화학 모델을 요구함과 동시에, 우주 환경 내 화학 반응 메커니즘 재해석을 촉진할 것으로 기대된다.