[재미있는 과학] 화성에 간 우주인 식탁에 오를 메뉴는 삶은 감자?

입력 : 2017.02.01 03:13

[우주식량]

척박한 환경에서도 잘 자라는 감자, 화성에서 재배할 농작물로 꼽혀
화성 환경과 비슷한 실험실 조성해 키우기 적합한 감자 품종 연구 중
김밥·토르티야부터 커피까지 우주 식량 계속 발전하고 있어요

미 항공우주국(NASA)과 일론 머스크가 이끄는 민간 우주회사 '스페이스X' 등 미국과 유럽에서는 화성에 갈 우주선과 발사체를 개발하는 데 열중하고 있어요. 이르면 2030년 무렵 인간이 화성에 갈 가능성도 있다고 합니다.

그런데 화성에 간 우주인은 무엇을 먹고 살아야 할까요? 지구에서 가져간 식량도 몇 년이 지나면 동이 날 수밖에 없고, 그렇다고 매번 지구에서 식량을 가져다 줄 수도 없는 노릇입니다.

이 문제를 해결하기 위해 미 항공우주국(NASA)은 화성에서 농사를 지을 수 있는 농작물을 찾고 있어요. 그 첫째 후보는 바로 감자랍니다. 영화 '마션(The Martian)'에서도 화성에 혼자 남은 우주비행사가 감자 농사를 짓지요. 여러 채소·곡물 중에 왜 감자가 첫째 후보로 꼽힌 것일까요?

◇페루에서 시작된 '화성판 감자 농사'

감자가 화성에 갈 농작물로 꼽힌 이유는 다른 농작물에 비해 생존력이 아주 뛰어나고 영양분이 풍부하기 때문입니다. 감자는 지구 상의 모든 기후에 잘 적응하고 척박한 땅에서도 잘 자라는 특징이 있어 밀이나 벼 같은 곡물보다 농사짓기도 더 쉬워요. 주성분은 탄수화물이지만 단백질, 비타민C, 철, 아연 같은 여러 영양소가 풍부하게 들어 있답니다.

▲ /그래픽=안병현

감자는 농사 효율도 아주 좋아요. 같은 양의 물을 주었을 때 감자는 밀보다 2.4배, 쌀의 2.8배의 에너지를 인간에게 줄 수 있답니다. 물과 산소가 귀한 우주에서 키우기에 가장 좋은 조건을 갖추고 있는 것이죠.

최근 미국항공우주국(NASA)과 비영리연구단체 국제감자센터(CIP)는 페루 리마에서 화성에서 재배할 수 있는 감자 품종을 연구하고 있어요. 화성의 토양·대기와 비슷한 조건을 가진 실험실을 만들고, 여러 감자를 기르며 화성에 키우기 적합한 품종을 찾고 있답니다.

화성은 농사를 짓기엔 정말 험악한 곳이에요. 토양은 암석 부스러기로 이루어져 있는데 지구의 토양과 달리 식물이 자라는 걸 돕는 미생물이나 영양물질이 전혀 없어요. 화성 대기의 96%는 이산화탄소로 되어 있고 산소는 거의 없답니다. 화성의 지표면은 방사능선에 노출되어 있고요.

연구팀은 이런 험난한 환경에 농사 시설을 갖추었을 때 가장 수확이 잘되는 감자를 찾고 있어요. 그래서 실험실의 환경도 화성과 비슷하게 꾸렸답니다. 감자를 키우는 흙은 페루 남부에 있는 팜파스 사막에서 가져왔어요. 팜파스 사막은 1년에 비가 1㎜밖에 내리지 않을 정도로 매우 건조해 흙이 화성처럼 붉은 갈색을 띱니다. 실험실 안의 대기 환경도 화성과 아주 비슷하게 조성되어 있어요.

실험실에서는 약 100개 품종의 감자가 재배될 예정입니다. 국제감자센터에 등록된 4500개의 감자 품종 중 화성에서 생존할 만한 품종들을 골라낸 거예요. 이 중 40개 품종은 안데스 산맥 등처럼 암석이 많고 건조한 땅에서도 잘 자랍니다. 나머지 60개는 바이러스에 아주 강하거나 수분이 거의 없는 지역, 소금기 있는 땅에서도 잘 자랄 수 있게 유전자가 조작된 품종이고요.

◇우주 식량의 발전사

인간이 우주로 나아가게 되면서 우주선만큼 우주 식량도 빠르게 발전하고 있어요. 식량 문제를 해결할 수 있어야 인간이 더 먼 우주로 나아가 오랫동안 머물 수 있으니까요. 미 항공우주국이 감자 연구에 나선 것도 화성에 정착한 우주인이 자급자족할 수 있도록 하기 위해서랍니다.

지금은 우주선에서 농작물을 재배해 먹기도 하지만 1960년대 우주인들은 치약처럼 짜 먹는 튜브형 식품을 먹었어요. 우주 공간은 중력이 없어 지구처럼 음식을 요리할 수 없기 때문이었죠. 안타깝게도 튜브형 식품은 종류도 다양하지도 않았고 맛도 형편없었다고 합니다.

1970년대부터 우주선에서 냉동·냉장이 가능해지면서 냉동 건조한 음식을 데워 먹는 방식이 가능해졌어요. 그릇에 담긴 음식을 식탁에서 떠먹을 수도 있게 되었고요. 이후 우주 식량은 대부분 냉동 건조된 상태로 오래 보관해 먹을 수 있게 만들어져요. 포장지 한쪽에 따뜻한 물을 넣고 주물러 데워 먹지요.

2010년 이후에는 우주에서 김밥이나 토르티야를 만들어 먹기도 하고 방사선을 이용해 음식을 가열해 먹을 정도로 우주 식량이 발전했답니다. 현재 국제우주정거장(ISS)에는 무중력 상태에서 작동하는 커피머신 'ISS프레소'가 설치돼 우주인들도 식사 후 커피 한잔의 여유를 즐길 수 있게 되었다고 합니다.

[최초의 우주 농작물, 상추]

감자보다 먼저 우주에서 재배된 농작물이 있어요. 바로 상추입니다. 지난 2015년 국제우주정거장에서 우주인들이 상추를 재배하는 데 성공하였어요. 우주에서 처음 재배될 농작물로 상추가 꼽힌 이유는 생장 기간이 짧고 재배가 쉬운 특징 때문이죠. 우주인들은 수경 재배 방식으로 우주선 안에서 상추를 키워 수확한 뒤 냉동 건조해 지구로 보냈어요. 우주에서 재배한 상추를 검사한 결과 사람이 먹어도 아무 이상이 없는 것으로 확인됐답니다.

현재 지구에서 가져가는 우주 식량은 유통기한이 3년 정도예요. 화성 이주를 위해 3년보다 더 긴 시간 우주에서 생활하려면 우주에서 상추나 감자 등을 재배해 먹을 수 있어야 합니다.