우리의 삶과 생태계를 살아있게 하는 지구의 신비

 

우리가 살고 있는 지구에는 다른 행성에서는 흔히 발견되지 않는 옥시데인(oxidane)이라는 매우 특이한 화합물이 있습니다.

 

옥시데인이라는 이름은 화합물의 학술적 이름을 결정하는 국제 순정응용 화학연합(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)에서 결정된 공식 명칭이며, 분자식을 이용한 명명법으로는 일산화수소수(dihydrogen monoxide)라고도 불리는 물질입니다.

 

옥시데인은 무색, 무취의 특성을 갖기 때문에 공기 중에 퍼져있어도 실제로 그 존재를 느끼기가 쉽지는 않고, 현재 지구 대부분의 지역에서는 액체 상태로 존재 합니다.

 

이 물질은 잘못 사용하거나 과다섭취를 하는 경우 생명을 위협할 정도로 심각한 문제를 일으킬 수도 있습니다.

 

기체 또는 고체 상태의 옥시데인에 피부가 노출되는 경우, 피부에 심각한 손상을 일으킬 수도 있고, 액체 상태의 옥시데인이 호흡기에 들어가는 경우, 적은 양으로도 폐기능에 문제를 일으킬 수도 있습니다.

 

생명체 뿐만 아니라, 금속이 옥시데인에 오랜 시간 노출되는 경우, 금속 특유의 성질을 잃어버리고 산화, 즉 녹이 슬어버릴 수도 있습니다. 또한 공기 중에 포함되어 있는 옥시데인은 이산화질소(nitrogen dioxide), 이산화 탄소(carbon dioxide) 등과 반응하여 산성비를 만들어내는 주범이기도 합니다.

 

물론 옥시데인은 위험하기만 한 물질은 아닙니다. 이 물질은 생명체가 존재하기 위해 매우 중요한 물질 중에 하나로서, 다른 행성과 달리 지구에 생명체가 있을 수 있는 이유와도 밀접한 관계가 있습니다. 또한 옥시데인을 화학적으로 분리하면 에너지 원으로 사용할 수 있는 물질이 만들어지기 때문에, 차세대 에너지원으로도 현재 활발히 연구되고 있는 물질이기도 합니다. 또한 이 옥시데인은 다른 일반적인 액체들과 달리 매우 특이하게 고체 상태의 밀도가 액체상태의 밀도보다 더 낮아서, 고체형태의 옥시데인은 액체 상태의 옥시데인 안에서 아래로 가라앉지 않습니다. 

 

앞서 말씀드렸듯이 색깔이 없는 것이 특징인데, 다량의 옥시데인이 함께 있으면, 빛의 산란효과에 의해서 푸른빛을 띄기도 합니다. 이렇듯 생명체에게 매우 중요한 요소이면서, 동시에 위험요소가 될 수도 있으며, 다른 액체 상태의 화합물과 비교했을 때 독특한 화학적 특성을 갖는 옥시데인은 우리들에게 친숙한 또 다른 이름이 하나 있는데, 그것이 바로 '물(water)'입니다.

 

물은 우리 주변에 너무나 흔히 있는 물질이기에 매우 친숙하게 느껴지고, 상식적으로 모두가 잘 아는 물질이라고 생각하기 쉽습니다. 그러다보니 물의 특성을 보게 된다고 하더라도, 주변에서 워낙 자주 볼 수 있는 현상이기에 그것이 특이한 것이라는 것을 생각해 본 적도 별로 없는게 일반적입니다.

 

예를 들어, 아이스커피를 타먹을 때도, 한겨울 강위에 얼음이 둥둥 떠 다닐때도, 물 위에 얼음이 떠있는 것을 보면서, 그저 당연하다고 생각할 뿐, 그것이 이상하다고 생각하는 사람은 별로 없습니다. 하지만, 곰곰히 생각해보면 고체 형태가 되면 대부분의 경우 밀도가 높아져서 동일한 부피일 경우 무게가 더 나가기 때문에 아래로 가라앉는 것이 정상이라는 것을 이해할 수 있을 것이며 물은 그에 반대되는 현상을 보여주고 있는 것입니다.

 

물의 경우는 독특한 수소결합(hydrogen bonding)이라는 분자간의 상호작용으로 인해서 얼음, 즉 고체가 되는 경우 물분자들이 일정한 육각구조를 형성하면서, 액체상태보다 분자간에 빈공간이 더 많이 생겨나 밀도가 액체 상태일때보다 더 낮아지는 특징을 갖게되고, 그 결과 섭씨 4도 온도를 갖을 때 물의 밀도가 가장 커지게 됩니다. 이러한 특이한 구조적 특징때문에 얼음이 물위에 뜰 수 있는 것입니다.

 

이러한 특징은 물이 단지 다른 일반적인 물질과 달리 밀도의 역전현상을 갖는다는 이상의 큰 의미를 갖고 있습니다. 이는 바로 물의 이러한 특징 덕분에 생명체가 지구에 현재까지 살고 있다고도 이야기할 수 있기 때문입니다.

 

한 겨울이 되어 강이 얼어 붙는다고 하더라도 얼음이 위로 뜨기 때문에 상층부로 올라오고, 그 덕분에 강이 완전히 얼었다고 하더라도 그 아래는 얼지 않아 생명체가 살아갈 수 있는 환경을 유지할 수 있는 것이 이러한 물의 특성 덕분에 가능한 것입니다. 만약 물이 밀도 역전의 특성을 갖지 않는다면, 한겨울, 또는 빙하기에, 강물이나 바닷물 등이 아래로부터 완전히 얼어붙어 더 이상 생명체가 살 수 없는 조건이 되어 지금과 같은 생태계를 이루고 지구상에 생명체들이 살아가는 것이 불가능할 수도 있는 것입니다.

 

비록 우리에겐 너무나 흔한 것이라 그 특이성을 잘 느끼지 못하고 살고 있지만, 만약 지구 생명의 가장 근본이 되는 요소인 물이 다른 화합물들과 크게 다르지 않은, 그래서 비슷한 물질들을 쉽게 찾을 수 있는 그런 물질이었다면, 아마도 이 드넓은 우주에 다른 생명체가 살 수 있는 확률은 지금보다 훨씬 더 높아졌을 수도 있을 것입니다.

 

우리에겐 흔할지 모르지만, 전 우주로 보자면 매우 희귀한 특성의 물을 갖을 수 있었던 것, 그것이 바로 이 지구의 생명체들에게 기적이 아닐까 싶습니다. 비록 우리는 대부분 그 기적을 못 느끼며 살아가고 있지만 말입니다.