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2015년 7월 31일 금요일

태양계 이야기 402 - 필래가 찾은 혜성의 유기물



(필래 착륙선의 장비들  Credit: ESA/ATG media  ) ​
  필래 착륙선은 지난 2014년 11월 착륙 후 배터리가 방전되면서 연락이 두절되었지만, 최근 교신에 성공했다 다시 연락이 두절된 상태입니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/220427249767  참조) 지난 11월 12일에서 14일 사이 63시간 동안 필래는 최선을 다해 측정한 자료를 송신했고 이제 과학자들은 그 정보를 분석해서 많은 것들을 알아냈습니다.
 필래에 있는 COSAC (Cometary Sampling and Composition experiment) 장치는 착륙한지 불과 25분만에 첫번째 샘플 분석을 진행했습니다. 16가지 물질이 검출되었는데, 이 중 유기물질은 6가지 종류 - alcohols, carbonyls, amines, nitriles, amides, isocyanates - 로 분류될 수 있었습니다. 그리고 그 중에서 4가지 (methyl isocyanate, acetone, propionaldehyde, acetamide)는 혜성에서 처음 발견되는 유기물이었습니다.
 비록 이런 물질 자체는 생명체가 아니지만, 이 물질들은 생명의 기초 물질인 당류, 아미노산, DNA 등을 만드는데 사용될 수 있습니다. 일부 연구자들은 지구에 유기물을 전달한 것이 혜성이었다고 믿고 있는데, 이런 물질이 혜성에 풍부하다는 것은 의미심장한 일입니다.
 동시에 필래의  CIVA experiment (Comet Infrared and Visible Analyser) 장치는 착륙 지점에서 매우 어두운 색의 표면을 관측했습니다. 이는 혜성에 상당한 양의 유기물이 존재함을 의미합니다. 혜성이 태양계 형성 초기의 모습을 간직하고 있다고 생각하면 태양계 초기에는 생명의 기본 물질들이 매우 흔했다는 증거가 됩니다.
 한 가지 더 흥미로운 사실은 COSAC 은 풍부한 질소 화합물을 발견한 반면 황 화합물은 발견을 하지 못했다는 것입니다. 하지만 이것은 혜성에 황화합물이 없다는 의미는 아닙니다. 필래의 다른 장비인 ROSINA는 이를 관측했기 때문입니다. 이것은 혜성의 위치에 따라 화합물의 조성이 매우 다양하다는 것을 암시합니다.
 혜성은 물과 이산화탄소의 얼음 이외에 다양한 탄소 화합물을 지니고 있습니다. 이 물질들은 강력한 우주 방사선의 영향을 받아 더 복잡한 물질이 될 수 있습니다. 우리가 지금 필래에서 목격하는 것이 그것이죠. 물론 혜성 자체에 생명체가 존재할 가능성은 높지 않지만, 태양계 초기에 지구에 많은 혜성이 충돌했다는 점을 생각하면 이는 적지 않은 시사점이 있습니다.
 앞으로 연구가 진행되면 더 많은 사실들이 밝혀지겠지만, 혜성에 다양한 유기물이 풍부하게 존재할 수 있는 것은 태양계만의 일이 아닐지 모릅니다. 과연 우주에 생명체가 얼마나 흔할지는 알 수 없지만, 그 가능성은 결코 낮지 않을지 모르겠습니다.
 참고



Journal References:
  1. J.- P. Bibring, Y. Langevin, J. Carter, P. Eng, B. Gondet, L. Jorda, S. Le Mouelic, S. Mottola, C. Pilorget, F. Poulet, M. Vincendon. 67P/Churyumov-Gerasimenko surface properties as derived from CIVA panoramic imagesScience, 2015; 349 (6247): aab0671 DOI: 10.1126/science.aab0671
  2. W. Kofman, A. Herique, Y. Barbin, J.-P. Barriot, V. Ciarletti, S. Clifford, P. Edenhofer, C. Elachi, C. Eyraud, J.-P. Goutail, E. Heggy, L. Jorda, J. Lasue, A.-C. Levasseur-Regourd, E. Nielsen, P. Pasquero, F. Preusker, P. Puget, D. Plettemeier, Y. Rogez, H. Sierks, C. Statz, H. Svedhem, I. Williams, S. Zine, J. Van Zyl. Properties of the 67P/Churyumov-Gerasimenko interior revealed by CONSERT radarScience, 2015; 349 (6247): aab0639 DOI: 10.1126/science.aab0639
  3. F. Goesmann, H. Rosenbauer, J. H. Bredehoft, M. Cabane, P. Ehrenfreund, T. Gautier, C. Giri, H. Kruger, L. Le Roy, A. J. MacDermott, S. McKenna-Lawlor, U. J. Meierhenrich, G. M. M. Caro, F. Raulin, R. Roll, A. Steele, H. Steininger, R. Sternberg, C. Szopa, W. Thiemann, S. Ulamec. Organic compounds on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko revealed by COSAC mass spectrometryScience, 2015; 349 (6247): aab0689 DOI:10.1126/science.aab0689
  4. J. Biele, S. Ulamec, M. Maibaum, R. Roll, L. Witte, E. Jurado, P. Munoz, W. Arnold, H.-U. Auster, C. Casas, C. Faber, C. Fantinati, F. Finke, H.-H. Fischer, K. Geurts, C. Guttler, P. Heinisch, A. Herique, S. Hviid, G. Kargl, M. Knapmeyer, J. Knollenberg, W. Kofman, N. Komle, E. Kuhrt, V. Lommatsch, S. Mottola, R. Pardo de Santayana, E. Remetean, F. Scholten, K. J. Seidensticker, H. Sierks, T. Spohn. The landing(s) of Philae and inferences about comet surface mechanical propertiesScience, 2015; 349 (6247): aaa9816 DOI: 10.1126/science.aaa9816


우주 이야기 357 - 지구에서 21광년, 가장 가까운 암석 행성 발견



(외계 행성  HD 219134b의 상상도.  This artist's rendition shows one possible appearance for the planet HD 219134b, the nearest confirmed rocky exoplanet found to date outside our solar system. The planet is 1.6 times the size of Earth, and whips around its star in just three days. Scientists predict that the scorching-hot planet -- known to be rocky through measurements of its mass and size -- would have a rocky, partially molten surface with geological activity, including possibly volcanoes.
Credits: NASA/JPL-Caltech )
(밤하늘에 보이는 위치.  This sky map shows the location of the star HD 219134 (circle), host to the nearest confirmed rocky planet found to date outside of our solar system. The star lies just off the "W" shape of the constellation Cassiopeia and can be seen with the naked eye in dark skies. It actually has multiple planets, none of which are habitable.
Credits: NASA/JPL-Caltech/DSS)
 
 
 천문학자들이 나사의 스피처 우주 망원경을 이용해서 지구에서 21광년 떨어진 별에서 암석형 행성을 찾아냈다는 소식입니다. 이는 지금까지 발견된 암석형 외계 행성 가운데 지구에서 가장 가까운 것입니다. 외계 행성  HD 219134b은 지구에서 바라봤을 때 W 모양의 카시오페아 자리쪽에 있습니다. 밝기는 5.5 등급으로 가장 좋은 상태에서 희미하게 보일 수도 있는 수준입니다. (위의 사진 참조)
 이 외계 행성의 지름은 지구의 1.6배인데 정확한 측정을 통해서 그 질량도 같이 구해졌습니다. ​​ HARPS-North 장비를 이용해서 찾아낸 외계 행성인데, 모항성을 흔드는 미세한 움직임을 잡아내서 그 질량이 지구의 4.5배 정도라는 사실을 밝혀냈죠. 부피는 지름의 세제곱에 비례하기 때문에 그 밀도는 입방센티미터 당 6g 정도입니다.
 이 밀도는 의심할 수 없이 HD 219134b가 지구와 같은 암석 행성이라는 것을 의미합니다. 그러나 불행히 이 암석 행성에는 생명체가 살 것이라고 기대하기는 어렵습니다. 모항성에 바짝 붙어서 3일에 한번 공전하기 때문이죠. 그 표면은 지구와 비교할 수 없을 만큼 뜨거울 것입니다. ​
 
 
 

(동영상)  
 이번 발견에서 주목할 만한 점은 지구에서 아주 가까운 위치에 있는 슈퍼 지구를 발견했다는 것입니다. 연구의 리더인 스위스의 제네바 관측소의 아티 모탈레비​(Ati Motalebi of the Geneva Observatory in Switzerland)는  이 외계 행성이 2018년 발사가 예정된 제임스 웹 우주 망원경(JWST)의 이상적인 목표(ideal target for NASA’s James Webb Space Telescope)라고 언급했습니다.
 지금까지 발견된 슈퍼 지구들은 대부분 지구에서 그렇게 가깝지 않았습니다. 따라서 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 힘으로도 상세 관측은 쉽지 않습니다. 하지만 HD 219134b는 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 분해능으로 상세 관측이 가능할 수 있습니다. 그 표면의 모습이 드러나면 우리는 슈퍼 지구의 모습을 더 상세히 알 수 있을지 모릅니다.
 
 앞으로 수십 년간 새로운 강력한 망원경의 힘으로 외계 행성의 모습이 더 상세하게 증명될 것입니다. 그렇게 되면 우리가 가졌던 오랜 질문 - 즉 우주에 지구 같은 행성은 얼마나 흔하고 생명체는 얼마나 자주 탄생하는가 - 에 대한 해답을 얻게 될 것으로 기대됩니다.
(사족이지만 이 외계 행성은 사실 혼자가 아닙니다. 지구 질량의 2.7배 정도 되는 행성이 또 하나 있는 것 같고 그 외부 궤도에 지구 질량의 8.7배 정도 되는 아마도 작은 해왕성형 행성이 더 있는 것 같습니다. 이 역시 재미있는 구성이라고 하겠습니다)     ​
 
 
 
 참고
 
 
 
 
 
 

지상에서 가장 강력한 레이저 발사



(​GEKKO XII -- at the Osaka University's Institute for Laser Engineering. Credit: KASUGA, Sho )
 레이저 빔은 강력한 에너지를 한 지점에 모을 수 있는 특징 때문에 여러 가지 연구에 응용되고 있습니다. 예를 들면 강력한 레이저 빔을 한 곳에 집중해서 인공 핵융합 반응을 일으키려는 레이저 핵융합 연구같은 경우죠. 따라서 세계 여러 나라의 연구자들이 막대한 비용을 들여 더 강력한 출력을 지닌 레이저를 개발하기 위해서 노력하고 있습니다.
 최근 일본의 오사카 대학의 고속점화실험 레이저(LFEX(Laser for Fast Ignition Experiments))는 미국의 국립점화시설(NIF) 및 텍사스 대학의 텍사스 페타와트의 이전 기록을 뛰어넘는 고출력 레이저 발사 시험에 성공했다고 발표했습니다. 이들이 세운 기록은 미국 국립점화시설의 500조 와트와 텍사스 페타와트의 1페타와트(PW)를 뛰어넘는 2페타와트입니다.
 참고로 1페타와트(PW)는 10의 15제곱 혹은 1,000,000,000,000,000W입니다.

 하지만 이런 초고출력 레이저의 에너지는 사실 매우 작습니다. 현존하는 어떤 레이저도 이런 고출력을 장시간 감당할 순 없기 때문이죠. 따라서 레이저 빔을 발사하는 시간은 극도로 짧아서 이번 발사 시간도 1조분의 1초였습니다.
 이점은 미국의 국립점화시설이나 텍사스 페타와트 레이저도 마찬가지입니다. 1페타와트 레이저를 발사는 텍사스 대학의 초고출력 레이저도 이런 이유로 에너지는 150~200J에 지나지 않습니다. 텍사스 대학의 연구 책임자인 마이클 도너번(Michael Donovan)에 의하면 이는 100W 전구를 2초간 켤 수 있는 수준입니다.
 오사카 대학의 고속점화실험 레이저 이보다 100배 강한 에너지를 지녔지만, 역시 120m에 달하는 거대한 레이저 발사장치치곤 아주 작은 에너지를 가지고 있습니다. 그러나 연구의 목적에 따라서는 이것이 큰 문제가 아닐 수도 있습니다.
  예를 들어 과학자들은 중수소와 삼중수소로 되어 있는 연료 펠릿에 강력한 레이저를 발사해서 인공 핵융합 반응을 일으키려고 합니다. 짧지만 강력한 레이저로 제어할 수 있는 만큼의 소규모 핵융합 반응을 유도하려는 것이죠. 
 소규모 핵융합 반응을 제어가 가능한 수준으로 연속적으로 일으킬 수 있다면 인류는 무한대의 청정에너지인 수소 핵융합 에너지를 사용할 수 있습니다. 물론 아직 기술 단계로는 어려운 일이지만, 연구는 계속되고 있습니다. 물론 이런 고출력 레이저는 고에너지 물리학 연구 등 다른 여러 가지 기초 과학 연구에도 사용되므로 여기에 대한 투자는 중요합니다.
 오사카 대학의 목표는 현재 레이저의 출력을 10페타와트로 높이는 것이라고 합니다. 이 분야에서는 미국이 앞서 있지만, 이번 신기록 수립에서 보듯이 일본의 기초과학기술 저력은 무시할 수 없는 수준이죠. 우리 입장에서 보면 부러운 일입니다.
 참고

2015년 7월 30일 목요일

이산화탄소로 폴리머 만들기


 이산화탄소는 지구 대기에 흔하게 존재하는 물질입니다. 비록 그 농도는 0.04% 이지만, 지구 기후를 조절하는데 미치는 영향은 결코 작지 않습니다. 최근에는 물론 그 농도가 증가하면서 온실 효과가 커지는 것 때문에 큰 주목을 받고 있지만, 사실 다른 면으로 생각하면 광합성의 원료 물질이 되는 등 화학적으로 중요한 소재 가운데 하나입니다.
 따라서 많은 연구자들이 이산화탄소를 이용해서 더 유용한 물질을 만드는 연구에 집중하고 있습니다. 대표적인 것은 이산화탄소를 이용해서 화석 연료와 비슷한 액체 연료를 만드는 것으로 이미 시험 생산이 시작된 상태입니다. 하지만 화학 공업 쪽에서는 이미 이산화탄소를 이용해서 더 유용한 물질을 합성하는 공정이 알려져 있습니다. 
 이산화탄소와 에폭시드(epoxide, 산소 원자가 동일 분자 내의 탄소 두 개와 결합한 반응성이 좋은 화합물)을 반응시켜 더 유용한 폴리카보네이트 화합물을 만드는 공정은 이미 몇 회사에서 소개된 바 있습니다. 그러나 이렇게 합성된 폴리카보네이트 화합물은 소수성(hydrophobic, 물과 친화성이 적고 섞이지 않는 성질) 물질로 그 응용범위가 제한될 수밖에 없다고 합니다.
 텍사스 A&M 대학교의 도널드 다렌스보그와 얀옌왕(Donald J. Darensbourg /Yanyan Wang at Texas A&M University )은 새로운 공정을 이용해서 이산화탄소와 에폭시드를 더 쉽고 소수성과 친수성(hydrophilic. 소수성과 반대 성질)을 가질 수 있게 생산하는 방법을 개발했습니다. 이들에 의하면 이 과정은 하나의 반응용기에서 일어날 수 있다고 합니다.

(이산화탄소를 이용해서 폴리카보네이트를 합성하는 과정. 출처: A&M University )  
 실제로 이 과정은 두 개의 과정을 하나로 합친 것이라고 합니다. 첫 번째는 이산화탄소를 폴리머에 붙이는 것이고 두 번째는 여기에 친수성 물질을 붙이는 것이죠. 이 과정을 좀 더 자세히 설명하면 우선 이산화탄소를 에폭시드 화합물의 일부인 프로필렌 옥사이드(propylene oxide)와 반응시켜 폴리머로 확장시킵니다. 그 후 AGE(allyl glycidyl ether)를 양끝에 붙이면 트리플 코폴리머(copolymer) 블록이 형성됩니다.
 연구팀에 의하면 이렇게 생성된 친수성 폴리카보네이트 블록은 매우 다양한 기능을 가질 수 있다고 합니다. 또 다양한 조건을 조절해 크기를 조절할 수도 있습니다.
 폴리카보네이트 화합물은 이미 여러 용도로 사용되고 있습니다. (예를 들면 여행용 캐리어) 이런 방식으로 이산화탄소를 유용한 화학 공업의 소재로 사용하는 방법은 앞으로 크게 각광받을 가능성이 있습니다.
 왜냐하면 온실 가스 규제로 인해 이산화탄소를 분리 포획하는 기술이 같이 발전하고 있습니다. 그런데 이렇게 돈을 들여 분리한 이산화탄소를 그냥 매립하는 것은 아무래도 수지타산이 맞지 않습니다. 더 유용한 용도로 사용할 수 있다면 당연히 좋은 일이죠. 어쩌면 미래에는 이산화탄소가 온난화의 주범에서 중요한 자원으로 인식되는 날도 올지 모르겠습니다.
 참고
  "Construction of Versatile and Functional Nanostructures Derived from CO2-based Polycarbonates." Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201505076

http://phys.org/news/2015-07-polymers-greenhouse-gas.html#jCp


우주 이야기 356 - 갈색 왜성에서 발견된 오로라



(갈색 왜성 LSR J1835+3259에서 발견된 오로라의 상상도.  Artist's impression of the aurorae on the brown dwarf LSR J1835+3259. Credit: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech )​
 갈색 왜성(brown dwarf)는 우주에 매우 흔한 존재입니다. 일반적으로 안정적인 수소 핵융합 반응을 일으키는데 필요한 질량인 목성의 80배 혹은 태양의 0.08% 이하의 질량을 가졌지만, 미량의 중수소등을 이용해서 미세한 핵융합 반응을 일으킬 수 있기 때문에 행성으로는 분류되지 않는 이 천체는 (대략 질량 하한선은 목성의 13배 정도) 실패한 별로 불리고 있습니다.
 캘리포니아 공과 대학 그레그 할리넌 교수(Professor Gregg Hallinan from the California Institute of Technology)와 그의 연구팀은 뉴멕시코에 있는 미국립 전파 천문학 관측소의 칼 G 잔스키 VLA(Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA))와 헤일 망원경 및 켁 망원경 같은 광학 망원경을 이용해서 지구에서 약 20 광년 정도 떨어진 갈색 왜성 LSR J1835+3259을 연구했습니다.
 그 결과는 놀라웠다고 합니다. JVLA는 이 갈색 왜성에서 뭔가 이상한 신호를 발견했는데, 이 신호는 2.84 시간이라는 빠른 주기로 자전을 하는 것으로 보였다고 합니다. 이를 검증하기 위해서 헤일 만원경과 켁 망원경이 동원되었습니다.
 그 스펙트럼을 분석한 결과는 이 신호가 수소에서 나오는 파장으로 아마도 이 갈색 왜성 표면의 오로라에서 나오는 것 같다는 것입니다.
 지구나 다른 태양계 행성의 오로라는 보통 대기, 자기장, 그리고 태양에서 날아오는 입자에 의해 형성됩니다. 이 갈색 왜성의 경우 내부에서 생성되는 열에너지는 태양과 다른 항성에서 보는 것 같은 코로나를 만들기에는 충분치 않습니다. 대신 내부의 미약한 핵융합 반응에서 나오는 열에너지와 자기장이 대기 표면에서 상호작용을 통해서 오로라를 만드는 것으로 보입니다.

 이 갈색 왜성 자체는 태양의 수천배나 어둡지만, 오로라 만큼은 기본 크기와 에너지가 있는 만큼 지구에서 볼 수 있는 것보다 100만 배 정도 더 밝다고 합니다. (물론 그렇지 않다면 이 정도 거리에서 관측이 가능하지 않겠죠)

 갈색 왜성이 코로나 대신 오로라를 가지고 있다는 것은 그 상부 대기 구조가 태양보다는 지구나 목성 같은 행성과 비슷하다는 증거가 될 수 있습니다. 즉, 갈색 왜성이 실패한 별보다 사실은 행성의 대형 버전일 수도 있다는 것이죠. 물론 앞으로 연구가 계속 필요하겠지만, 우리가 이제까지 알지 못했던 뜻밖의 사실인 것 같습니다.

 이 연구는 네이처에 실렸습니다. ​
 참고
Journal Reference:
  1. G. Hallinan, S. P. Littlefair, G. Cotter, S. Bourke, L. K. Harding, J. S. Pineda, R. P. Butler, A. Golden, G. Basri, J. G. Doyle, M. M. Kao, S. V. Berdyugina, A. Kuznetsov, M. P. Rupen, A. Antonova. Magnetospherically driven optical and radio aurorae at the end of the stellar main sequenceNature, 2015; 523 (7562): 568 DOI: 10.1038/nature14619
   

한번 찐 살은 영원히 빼기 쉽지 않다.


 한번 찐 살은 영원히 빼기 쉽지 않습니다. 이 말은 오늘도 많은 사람이 체험하고 있는 경험적 진실이지만, 과연 얼마나 사실에 가까운 이야기일까요? 영국의 국가 보건 자료를 이용한 연구 데이터에 의하면 비만한 사람이 일시적으로 체중을 감량하는 일은 어렵지 않지만, 장기적으로 살을 뺄 수 있는 경우는 드문 것으로 조사되었습니다.
 영국 런던 킹스 칼리지 대학의 앨리슨 필더스 박사(Dr Alison Fildes, first author from the Division of Health and Social Care Research at King's College London)와 그의 동료들은 2004년에서 2014년 사이 영국의 국립 보건 연구(National Institute for Health Research (NIHR)) 데이터를 이용해서 본래 비만하던 사람이 장기적으로 체중을 감량할 가능성은 얼마나 되는지 조사했습니다.
​ 총 278,982명의 참가자(129,194명의 남성과 149,788명의 여성)의 체중 및 체질량지수(BMI)기록을 추적한 연구팀은 본래 체중의 5% 이상의 의미 있는 체중 감소가 얼마나 장기적으로 유지될 수 있는지를 기준으로 중등도 이상 비만 환자의 다이어트 성공 가능성을 연구했습니다.
 그 결과 본래 비만하던 사람도 자기 체중이 5%를 감량할 가능성은 1년에 남자 12명 중 한 명, 여성 10명 중 한 명으로 생각보다 흔했습니다. 그러나 2년 안에 다시 본래 체중으로 돌아올 가능성은 53%에 달했으며 5년 안에 다시 살이 찌는 경우는 78%에 달하는 것으로 나타났습니다. 이른바 '요요현상'이 실제로도 확인된 셈입니다.
 체질량지수(BMI)가 30~35인 비만 환자 가운데 최종적으로 정상 체중에 도달한 사람은 남자 1,283명, 여자 2,245명으로 연간으로 보면 남자에서는 210명 가운데 한 명이고 여성에서는 124명 가운데 한 명에 불과한 것으로 나타났습니다. 만약에 체질량지수 40 이상의 고도 비만인 경우 그 비율은 남자 1,290명 가운데 한 명과 여자 677명 중 한 명으로 극도로 낮아졌습니다.
 비만 환자가 자기 체중의 5%에서 10%를 감량하면 건강에 상당한 이득을 얻게 된다고 알려져 있습니다. 하지만 장기적으로 이런 체중 감량을 유지하기는 쉽지 않죠. 다시 살이 찌게 되는 경우가 더 흔합니다. 이번 연구는 이를 다시 확인했습니다.
 물론 이는 인종, 지역, 식생활 문화 등 여러 가지 요소에 의한 차이도 존재하므로 우리나라 실정에 100% 맞는다고 할 수는 없습니다. 아무래도 칼로리가 높은 서구식 식습관을 가진 영국에서 비만 문제가 더 심각할 수밖에 없고 쉽게 살을 빼기 어려운 환경이겠죠. 그러나 한번 살이 찌면 다시 빼기가 쉽지 않다는 것은 다른 인종, 국가를 대상으로 한 연구에서도 여러 차례 확인된 바 있습니다.  
  따라서 가장 좋은 해결책은 결국 비만이 되지 않도록 체중을 유지하는 것입니다. 런던 킹스 칼리지의 마틴 걸리포드 교수(Professor Martin Gulliford, senior author from the Division of Health and Social Care Research at King's College Lond) 역시 앞으로 국가 비만 대책에서 가장 중요한 부분이 비만 자체를 예방하는 일이라고 지적했습니다.
 이 부분은 아마도 우리 나라에서도 동일하게 적용이 가능할 것 같습니다. 우리 나라도 점차 식생활이 서구화되는데다 운동 부족이 심해지면서 비만 인구의 증가가 우려되고 있습니다. 일단 배가 좀 나온다 싶으면 '인격'이라고 생각하지 말고 사정없이 제거해야 나중에 후회하는 일이 없을 것 같습니다.

​이 연구는 저널 American Journal of Public Health에 실렸습니다.  

 참고
   
Journal Reference:
  1. Alison Fildes, Judith Charlton, Caroline Rudisill, Peter Littlejohns, A. Toby Prevost, Martin C. Gulliford. Probability of an Obese Person Attaining Normal Body Weight: Cohort Study Using Electronic Health RecordsAmerican Journal of Public Health, 2015; e1 DOI:10.2105/AJPH.2015.302773     

2015년 7월 29일 수요일

육식 공룡의 톱니 이빨의 진화



(고르고사우루스 복원도. 요즘 트랜드 답게 깃털을 가지고 있음. Gorgosaurus is shown using its specialized teeth for feeding on a young Corythosaurus in Alberta, 75 million years ago. Credit: Danielle Dufault )  


 공룡 영화의 단골이라고 하면 역시 티라노사우루스 같이 흉포한 육식 공룡입니다. 초식 공룡들만 나와서 평화롭게 풀을 뜯고 지나가다 끝나는 공룡 영화는 보기 드물죠. 역시 육식 공룡이 나와서 날카로운 이빨로 뭔가 물어뜯어야 영화가 흥행에 성공할 수 있습니다.

 수각류 공룡의 날카로운 이빨은 이들이 지상의 최상위 포식자로 군림했던 비결 가운데 하나였습니다. 오늘날 화석으로 발견되는 육식 공룡의 이빨은 언뜻 보기에 별로 예리하게 보이진 않지만 사실 그 미세 구조를 살펴보면 쉽게 고기를 자를 수 있도록 톱니 모양의 작은 홈이 있어 생각보다 쉽게 사냥감을 물어뜯고 씹어 먹을 수 있었습니다. 

 토론토 대학 미시소거 캠퍼스(University of Toronto Mississauga, UTM)의 연구자들은 지금으로부터 약 2억년 전 쯤 살았던 코엘로피시스(Coelophysis)에서 쥐라기에 살던 알로사우루스, 그리고 백악기에 살았던 고르고사우루스와 티라노사우루스 8종의 이빨 화석을 정밀 연구했습니다.  

 이 대학의 대학원생인 커스틴 브링크(Kirstin Brink, a post-doctoral researcher in the Department of Biology at UTM)와 생물학과 교수인 로버트 레이즈(Professor Robert Reisz of the Department of Biology )는 강력한 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)과 싱크로트론을 이용해서 이들의 이빨의 톱니 모양이 어떻게 진화했는지 조사했습니다.



(A detail of a thin section through the tooth of a large theropod, Gorgosaurus, from Alberta. Credit: Danielle Default )


(Lead author Kirstin Brink, University of Toronto Mississauga, is shown with the tooth and thin section of the large theropod Carcharodontosaurus. Credit: Kirstin Brink ) 

 연구팀은 지금은 뭉툭해 보이는 공룡 이빨 화석에 매우 날카롭고 복잡한 단면을 지닌 미세 톱니가 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 2억 년 이전에 살았던 코엘로피시스부터 나타난 특징이었습니다. 이 작은 수각류 공룡의 조상은 몸길이 3m 이내에 20kg 정도 되는 작은 크기였지만, 이와 같은 진보된 이빨을 이용해서 먹이를 효과적으로 잡아 먹었을 것입니다.   

 이 연구에서는 매우 잘 보존된 이빨 화석을 주로 분석했는데, 미세 구조를 보면 매우 잘 보존된 것은 물론 정말 미세한 구석까지 날카롭게 진화했다는 사실을 쉽게 알 수 있습니다. 이런 잘 썰어지는 이빨은 수각류 육식 공룡의 성공의 비결 중 하나였을 것입니다. 공룡하면 무시무시한 큰 이빨을 먼저 생각하지만 사실 우리가 알지 못하는 미세한 부분에 성공의 비밀이 숨어있는 셈이죠. 

  
 아무튼 이렇게 세밀한 톱니 구조를 보면 이들이 왜 1억 6500만년 이상 성공한 포식자로 군림했는지 알 것 같은 생각도 듭니다. 이 연구는 저널 사이언티픽 리포트에 실렸습니다. 


 참고  





인텔 - 마이크론의 차세대 3D 메모리 - 3D XPoint




(출처: 인텔)

 인텔과 마이크론이 기존의 낸드 플래쉬 대비 최고 1000배의 속도와 내구성, 그리고 10배의 기록 밀도를 지닌 새로운 비휘발성 메모리 기술을 개발했다고 발표했습니다. 이들의 주장에 의하면 이는 낸드 플래쉬가 1989년 도입된 후 가장 큰 변화가 될 것이라고 합니다.

 이들이 내놓은 3D XPoint 기술(3D XPoint™ technology, a non-volatile memory)은 적층형 3D crosshatch 를 이용해서 각 셀에 접근해서 기록을 쓰거나 읽을 수 있다는 점이 이전 낸드 플래쉬와 큰 차이입니다. 낸드 플래쉬는 각 셀에 기록을 저장하는데, 문제는 하나의 셀만 기록을 저장할 수 없다는 것입니다. 하나만 기록하려고 해도 전체 블록을 다시 써야 하는 것이 큰 문제였다고 하네요.

 3D XPoint는 이 한계를 극복해 기록해 속도를 크게 끌어올렸을 뿐 아니라 내구성과 기록 밀도까지 끌어올렸다고 합니다. 인텔의 설명에 의하면 3D XPoint(크로스포인트라고 부르는 것 같음) 기술은 위의 개념도에서 보는 것처럼 여러 개의 메모리 셀이 워드 라인과 비트 라인에 교차점에 놓은 크로스 (십자가) 모양을 하고 있습니다. 이 고밀도 패킹 메모리 셀은 다시 수직 전도체로 연결되어 셀당 1 비트를 저장하는 구조입니다. 


 이 구조의 장점은 하나의 셀만 읽고 쓰기가 가능할 뿐 아니라 트랜지스터의 필요성을 아예 없애 속도가 크게 증가한데 있습니다. 인텔의 주장에 의하면 이는 현존하는 어떤 비휘발성 메모리보다 빠른 상태 전환이 가능하다고 하네요. 

 더구나 개념도에서 보듯이 아주 쉽게 적층해서 쌓아올릴 수 있기 때문에 간단하게 고밀도화를 이룩할 수 있다고 합니다. 현재 기술로도 2개의 메모리 레이어에 다이(die)당 128Gb를 저정할 수 있으며 앞으로 더 많은 메모리 층을 적층하는 방식으로 쉽게 용량 확장이 가능하다고 합니다.  


 아무튼 이 내용이 모두 사실이라면 크게 기대가 되는 것이 사실입니다. 낸드 플래쉬 기술은 이제 점점 한계에 도달하고 있기 때문입니다. 연말쯤에는 샘플 출하가 가능할 것이라고 하는데, 가까운 시일내로 양산이 가능할지 궁금하네요.

참고




바닷물 램프?





(출처: SALt)
 바닷물은 물에 소금을 비롯한 다양한 물질이 녹아 있는 전해질입니다. 따라서 전기가 흐를 수 있죠. 경우에 따라서는 배터리 용액으로도 사용이 가능합니다. 좀 이상한 이야기 같지만, 전기가 들어오지 않는 필리핀의 가난한 사람들을 위한 SALt (Sustainable Alternative Lighting) 램프는 이 바닷물을 이용한 전해질 전지를 이용해서 LED 램프를 밝히는 프로젝트입니다.
 세상에는 아직도 전기를 사용하지 못하는 저소득층이 정말 많습니다. 이런 경우 밤을 밝히는 것은 등유를 이용한 램프입니다. 하지만 화재의 위험성은 물론 계속해서 등유를 구매해야 하는 문제가 있죠. SALt는 이런 빈국의 저소득층을 위해서 최소한의 전기를 사용할 수 있도록 만드는 프로젝트입니다. 우선 대상은 바닷물을 구하기 쉬운 필리핀의 저소득층 600 가구라고 합니다.
 이 램프는 1리터의 바닷물을 이용해서 하루 8시간 정도 불을 밝힐 수 있습니다. 당연히 생산되는 전력이 얼마 안되기 때문에 조명으로써의 역할은 완전하게 컴컴한 정도를 피하는 수준이지만, 등유와는 달리 쉽게 구할 수 있는 에너지원을 사용할 뿐 아니라 화재의 위험도 없습니다. 더 나아가 이를 보급하는 쪽에서는 스마트폰을 충전할 수 있는 버전을 개발하려고 하고 있습니다. 그러면 반드시 가난한 국가의 저소득층 만이 아니라 보다 다양한 사람들이 이용할 수 있을 것입니다.
 이 아이디어는 그린피스 자원봉사자이자 엔지니어인 아이사 미제노(Aisa Mijeno)에 의한 것으로 현재는 자원 봉사자를 중심으로 스타트업 비슷한 방식으로 연구가 진행 중이며, 실제 물건이 판매되는 것은 내년이 될 것이라고 합니다. (한 가지 궁금한 건 전극은 어떤 소재인지인데, 여기에 대해서는 홈페이지에도 설명이 없네요.) 

 아무튼 적정 기술이라는 관점에서 보면 괜찮은 시도가 아닌가 하는 생각입니다. 
 참고 ​


2015년 7월 28일 화요일

완벽하게 보존된 2000만 년 전 도마뱀



 화석은 대부분 오랜 세월 시간이 지나면서 일부분만 발굴이 가능한 경우가 대부분입니다. 물론 발견되는 것도 대부분 화석화된 뼈가 대부분입니다. 하지만 예외는 있습니다. 호박안에 있는 곤충 화석이 바로 그렇죠. 호박은 너무나 완벽한 타임 캡슐의 역할을 해서 우리는 중생대 곤충의 생생한 모습을 이 호박 화석에서 볼 수 있습니다. 

 아쉬운 점은 천연 호박안에 들어가는 화석은 대부분 곤충이 가장 큰 크기라는 점이죠. 당연한 이야기지만, 호박 안에 완벽하게 보존된 공룡 화석을 기대하기는 어렵습니다. 하지만 도마뱀이라면 어떨까요?

 지금으로부터 2000만년에서 1500만년 전 사이 마이오세에 살았던 작은 아놀리스(Anolis) 도마뱀이 호박 속에서 발견되었습니다. 이를 발견한 고생물학자들은 너무나 완벽한 보존 상태에 놀라움을 금할 수 없었습니다. 이 도마뱀은 뼈는 말할 것도 없고 피부까지 너무 생생하게 살아있는 것 처럼 보존된 상태입니다. 


(Some of the fossils in this study are exceptionally well-preserved, such as the specimen shown here. With micro-CT scanning, the skeleton can be reconstructed in 3D, revealing complete skeletons, fully articulated skulls and fragments. Credit: Kevin de Queiroz


과학자들은 이 화석을 파괴시키지 않고 내부를 들여다보기 위해 강력한 미니 CT를 사용해 내부 골격과 장기를 3차원으로 재구성했습니다. 


(Some of the fossils in this study are exceptionally well-preserved. From micro-CT scanning, the skeleton can be reconstructed in 3D, revealing complete skeletons.)


(Micro-CT scanning of the exceptionally well-preserved amber fossils was used to reconstruct the fully articulated skulls shown here.)


(With amber fossils the external surface of the lizard is sometimes outlined in the amber by air-filled voids, which when reconstructed in 3D, shown at left, reveal details of the body scales and subdigital lamellae as shown here. These characters are critical elements in distinguishing between species.)


 지금의 쿠바 및 아이티 등을 포함하는 대안틸러스 제도에는 각 섬에 상황에 맞게 진화한 도마뱀들이 존재하는데 이 화석은 그 선조들의 모습을 생생하게 보존하고 있습니다. 사실 모든 것을 떠나 이렇게 완벽한 보존 상태를 지닌 도마뱀 화석이 있을 수 있다는 것이 놀라울 뿐입니다. 피부의 주름은 물론 색상 까지 완벽하게 보존되어 있으니까요. 

 이런 모습을 보면 중생대에 호박에 갖혀 죽은 공룡 새끼가 없다는 것이 한편으론 원통(?)하게 생각되기도 합니다. 만약 그렇기만 한다면 우리가 지금까지 공룡에 대해서 잘 몰랐던 여러 가시 사실들이 (예를 들어 피부색과 새끼 때 깃털 같은게 있었는지 등) 한번에 밝혀지게 될 텐데 말이죠.

 아무튼 호박 속에서 도마뱀이 이렇게 완벽한 모습으로 보존될 수 있다는 사실이 새삼 놀랍습니다. 이 연구는 저널 PNAS에 실렸습니다.  


 참고 


"Amber fossils demonstrate deep-time stability of Caribbean lizard communities." PNAS 2015 ; published ahead of print July 27, 2015, DOI: 10.1073/pnas.1506516112