남극의 블러드 폭포는 왜 붉은색일까?

남극의 블러드 폭포(Blood Falls)는 100년 넘게 과학자들을 당혹스럽게 만든 자연 현상입니다. 영국 지질학자 토머스 그리피스 테일러는 1911년 테라노바 탐험 중 맥머도 건조 계곡에서 이 현상을 발견했습니다. 빙하에서 짙은 붉은색 물이 흘러나왔고, 이후 블러드 폭포라고 명명되었습니다. 오랫동안 극저온에서 물이 어떻게 액체 상태를 유지하는지, 그리고 선명한 붉은색의 원인이 무엇인지 밝혀지지 않았습니다. 현대의 고해상도 이미징 기술과 미생물학 연구 덕분에 이제 그 비밀이 풀리기 시작했습니다.

붉은색은 산화된 철이 비정질 나노구체를 형성하기 때문에 나타납니다. 이 입자들은 인간 적혈구의 약 100분의 1 크기이며, 철 외에도 규소, 칼슘, 알루미늄, 나트륨을 포함합니다. 빙하 아래의 산소가 없는 환경에서는 물이 투명하게 보입니다. 그러나 물이 표면으로 나와 산소와 접촉하면 용존 철이 산화되어 특징적인 붉은 주황색 나노구체가 생성됩니다. 이 발견은 2023년 고해상도 전자현미경 분석을 통해 이루어졌습니다.

블러드 폭포의 물은 테일러 빙하 아래에 있는 고염분 저수지에서 나옵니다. 이 저수지는 약 500만 년 전 이 지역이 피오르드였을 때 갇힌 고대 해수로 구성되어 있습니다. 빙하가 전진하면서 물이 고립되었고, 수백만 년 동안 대기나 햇빛과 접촉하지 않은 채로 남아 있었습니다. 높은 염분은 어는점을 낮추어 남극의 극한 온도에서도 물이 액체 상태를 유지하며 미생물의 서식지를 제공합니다.

이 극한 생태계에서는 화학합성독립영양 미생물이 철과 황 같은 무기 물질로부터 에너지를 얻어 살아갑니다. 이들은 물과 암석의 화합물에 의존합니다. 특히 Thiomicrospira arctica와 관련된 황 산화 박테리아가 중요한 역할을 합니다. 이 생물들은 완전한 어둠, 극한의 추위, 높은 염분 속에서도 생존하며, 생명의 적응력을 보여줍니다.

블러드 폭포는 외계 생명체 탐색을 위한 유사 지역으로 사용됩니다. 과학자들은 화성이나 목성의 위성 유로파와 같은 환경을 시뮬레이션하기 위해 이곳을 연구합니다. 그곳에도 얼음으로 격리된 지하 염수 저수지가 존재할 수 있습니다. 블러드 폭포의 분광학적 분석은 시추 없이 생명체 흔적을 찾는 방법을 개발하는 데 도움을 줍니다. 따라서 블러드 폭포는 지질학적 경이로움일 뿐만 아니라 우주 생명체 가능성에 대한 창이기도 합니다.