[뉴스스페이스=이은주 기자] 2025년 10월 2일(현지시간), 미국 캘리포니아대 샌디에이고의 천체물리학자 아담 버거서(Adam Burgasser) 박사팀이 제임스 웹 우주망원경(JWST)를 이용해 지구에서 54광년 떨어진 고대 갈색왜성 Wolf 1130C의 대기에서 포스핀(인광, PH₃) 분자를 대량 검출하는 데 성공했다.

Science, ScienceAlert, Chemistry & Engineering News 분석, CNN, Nature에 따르면, 이는 포스핀이 생명 지표라는 오랜 논쟁에 한 획을 긋는 발견으로, 10억분의 100(ppb, parts per billion) 수준이라는 객관적 수치로도 전례 없는 명확한 결과다. 이 연구결과를 연구팀은 Science지에 발표했다.

이전까지 천문학자들은 포스핀이 목성, 토성 등 수소가 풍부한 대기 환경에서는 고압 화학반응으로 자연적으로 생긴다는 대기 모델을 기반으로 갈색왜성 등 여러 천체에서의 존재를 예측해왔지만, 수년간 탐지에 실패해왔다. Wolf 1130C의 검출 수치는 대기 모델이 제시한 이론적 농도와 완벽하게 일치하는 것으로 나타났다.

공동 저자 Eileen Gonzales 박사는 "JWST의 고해상도 스펙트럼을 역산해 대기내 분자량을 산출했으며, 기존 모델 예측량인 100 ppb 가까운 포스핀이 실제로 있었음을 확인했다"고 밝혔다. 이번 검출은 대기 화학 이론의 핵심 근거를 직접적으로 입증한 사례다.

이번 발견과 함께 더 난해한 문제도 제기된다. 왜 Wolf 1130C에서만 포스핀이 발견되고, 다른 갈색왜성에서는 감지되지 않는 것일까? 연구진은 Wolf 1130C가 태양에 비해 금속함량(metallicity)이 매우 낮은 특이점에 주목한다.

천문학에서 금속함량은 수소와 헬륨을 제외한 모든 원소의 비율인데, Wolf 1130C에서는 무거운 원소가 부족해 인이 산소 등과 결합하지 못하고 수소와 결합해 포스핀을 형성할 수 있게 된다. 또한, Wolf 1130C가 대형 백색왜성(항성 진화의 마지막 단계)과 쌍성계를 이루며 공전하는데, 백색왜성이 항성 핵합성 및 폭발을 통해 인을 대기 주변에 생성했을 가능성도 제기된다.

포스핀은 오랫동안 생명 탐색 분야에서 주요 바이오마커(생명지표) 후보로 주목받아왔다. 지구에서는 혐기성 미생물에 의해 만들어지는 것으로 알려져 있으며, 지난 2020년 금성 대기에서 검출되었다는 주장도 있었으나, 이후 여러 관측과 분석에서 대부분 부정된 바 있다. MIT의 사라 시거 박사는 본 연구가 "포스핀의 대기내 존재 모델을 처음으로 완전히 실증했다"고 평가했다.

그러나 연구진은 "포스핀의 검출 사실만으로 생명체 존재를 단정할 수 없으며, 인의 대기 내 자연화학 작용과 생성 경로를 먼저 밝혀야 한다"고 강조했다. 실제로 Wolf 1130C에서 발견된 포스핀은 비생물학적, 즉 '생명체 없는 환경'에서도 대량 합성이 가능함을 보여주며, 생명 지표로서의 포스핀 활용에는 보다 신중한 검증이 필요함을 시사한다.

향후 연구팀은 금속함량이 낮은 여러 갈색왜성에서 추가적인 포스핀 탐색을 진행, 저금속 환경이 포스핀의 형성 핵심인지 밝혀 우주 생명탐색 기준을 재정립하는 데 기여할 전망이다.