과학자들은 여전히 금성의 검은 반점이 무엇인지 모른다, 하지만 이제 그것이 얼마나 이상한지 정확히 말해줄 수는 있다

금성은 육안으로 보면 옅은 노란색인데, 이는 언뜻 듣기에는 기분 좋게 들린다. 하지만 자외선 아래에서 이 행성이 상층 황산 구름을 가로지르는 검고 밝은 줄무늬로 뒤덮여 있다는 사실을 깨닫기 전까지는 그렇다. 과학자들은 약 한 세기 동안 이 패턴을 들여다봐 왔지만, 그 모든 시간 동안 그것을 일으키는 물질이 도대체 무엇인지 알아내지 못했다. 공식 명칭은 "미지의 흡수체"인데, 이는 상자에 "기타 잡동사니"라고 라벨을 붙이는 것과 과학적으로 같은 격이다.

이제 국제 연구팀이 거의 우스꽝스러울 정도로 과학적인 일을 해냈다. 금성의 구름을 어떻게든 실험실 큐벳에 퍼 담아 분광기에 돌릴 수 있다면, 그 수수께끼 물질이 정확히 얼마나 흡수성이 있어야 하는지를 계산한 것이다. 《Astrobiology》에 발표된 이 연구를 이끈 사람은 미국 응용분자진화재단의 얀 스파체크 박사로, 그는 본질적으로 금성의 구름 방울이 구름이 아니라 벌크 액체로서 어떤 모습일지 물었다.

이 구분은 중요하다. 구름은 그것을 이루는 물질과 전혀 달라 보일 수 있기 때문이다. 담배 연기가 좋은 예이다. 담배 연기는 아마이크로미터 크기의 입자가 빛을 매우 효율적으로 산란시키기 때문에 하얗게 보이지만, 같은 입자를 플라스크에 모으면 연소된 담배의 짙은 현탁액, 즉 타르 같은 슬러지가 된다. 금성의 구름도 입자 크기 분포가 담배 연기와 비슷하기 때문에 같은 광학 원리를 따를 수 있다. 멀리서 보면 옅은 노란색인 구름이 농축되면 놀랄 만큼 어둡게 보이는 액체를 품고 있을 수 있는 것이다.

"우리 모델은 사실상 그 구름 물질을 큐벳에 모아 실험실 분광기에 넣으면 무슨 일이 일어날지 묻는 것입니다,"라고 스파체크는 말했다. "이는 중요한데, 벌크 액체에서의 빛 흡수가 용액 내 빛 흡수 물질의 농도와 상관관계가 있을 수 있기 때문입니다."

그 비교를 하기 위해 연구진은 금성 관측 자료와, 빛이 구름 방울과 대기 분자에 의해 반복적으로 산란되고 흡수되는 과정을 추적하는 복사 전달 모델을 결합한 뒤, 천문학적 측정값을 구름 방울을 이루는 액체의 흡수 계수로 변환했다. 한국 기초과학연구원(IBS) 행성대기연구단의 이연주 박사가 그 복사 전달 계산을 수행했다. "핵심은 금성의 구름 입자가 햇빛을 매우 효율적으로 산란시키기 때문에, 우주에서 관측된 밝기를 실험실에서 측정한 벌크 액체의 흡수와 직접 비교할 수 없다는 점입니다,"라고 이 박사는 말했다. "구름 입자와 대기에 의한 산란 및 흡수를 고려함으로써, 이 모델은 구름 방울의 액체 자체가 빛을 얼마나 강하게 흡수해야 하는지 추정할 수 있게 해줍니다."

모델링된 365~455nm 파장 범위에서 필요한 십진 흡수 계수는 375nm에서 약 1,278cm-1에 이른다. 이는 까다로운 요구 조건으로, 미지의 흡수체가 빛을 극도로 효과적으로 흡수하거나, 방울 안에 매우 높은 농도로 존재하거나, 아니면 둘 다여야 함을 의미한다.

그렇게 강한 흡수를 낼 수 있는 가능한 물질군 중 하나는 흡수가 강한 공액 유기 분자인데, 여기서 "유기"는 단순히 탄소 기반이라는 뜻일 뿐 생명에서 유래했다는 의미는 아니다. 효율적인 포르피리노이드 색소와 비슷한 흡수 세기를 가진 분자라면 필요한 농도는 대략 리터당 10그램이 된다. 연구진은 클로로필, 헴, 또는 특정 생물학적 색소가 원인이라고 주장하는 것이 아니라고 강조한다. 그 화합물들은 단지 빛을 매우 효율적으로 흡수하는 분자에 대한 익숙한 참조점일 뿐이다.

금성 흡수 스펙트럼의 모양은 또 다른 단서를 더한다. 진한 황산 속의 단순 유기 화합물은 반응해 어둡고 화학적으로 복잡한 타르 같은 혼합물을 형성할 수 있지만, 그런 물질은 보통 가시광선 전역에서 넓게 흡수해 갈색이나 검은색으로 보인다. 이는 365~455nm 사이에서 흡수가 급격히 떨어지는 금성과 맞지 않는다. "I