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화성에 감자를 심어 키울 수 있을까

 

뇌를 채워줄 은덩어리 지식들 은근한 잡다한 지식입니다

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화성에 감자를 심으면 자라날까

우주에 나가 새로운 삶의 터전을 만드는 일
인류가 아주 오래전부터 꿈꾸던 것입니다

하지만 생명체가 존재할 수 있는 행성을 아직 찾지 못했기 때문에
우주를 정복하는 것은 아직 머나먼 미래의 일일뿐입니다

2015년에 개봉한 영화인 마션을 보면
화성에 홀로 남겨진 주인공이 식량문제를 해결하기 위해
감자를 키우는 장면이 나옵니다

결국 그는 감자를 키우는데 성공해
구조대가 올 때까지 버틸 수 있게 되죠

그렇다면 실제로도 화성에서 감자를 키우는 것이
가능한 것일까요



화성은 기압도 낮고 이산화탄소 농도도 높고
평균온도는 영하 80도 정도로
지구와 아주 다른 환경을 가지고 있는 행성입니다

식물이 자라기 위해선 적절한 빛과 온도
수분, 흙, 대기 상태 같은 것들이 필요한데

화성은 이런 조건을 갖추지 못하고 있기 때문에
식물이 자랄 수 없는 것으로 알려져 있죠

 


하지만 감자는 불리한 조건에서도 잘 자라는
대표적인 구황작물 중 하나로

식량이 부족한 상황인 재난 영화에 주로 등장하고 있기 때문에
뭔가 가능성이 있는 것처럼 보입니다



감자를 키우기 위해선 일단 감자를 심어야 하니
흙이 필요합니다

지구에 있는 흙은 영양분이 풍부해
식물이 잘 자랄 수 있지만

화성에 있는 흙은 그렇지 못합니다

특히 질소가 많이 부족한데
화성 대기에는 질소가 있긴 하지만
식물은 대기에 있는 질소는 흡수하기 못하기 때문에
그냥 심으면 아무리 감자라고 해도
자라나지 못합니다

 


영화에서는 이 문제를 해결하기 위해
사람의 똥을 이용했습니다

똥에는 질소가 많이 있기 때문에
똥과 흙을 섞어 마치 비료처럼 사용한다면
지구와 비슷한 환경의 흙을 만들 수 있습니다

실제로 과거에는 똥을 비료로 사용하기도 했으니
위험부담이 있긴 하지만 마냥 불가능한 이야기는 아닙니다



씨앗을 심었으니 이제 물을 줘야 합니다

화성에는 순수한 물이 없기 때문에
있다 하더라도 우리가 원하는 순간에 쓸 수 없을 것이기 때문에
물을 만들어야 합니다

영화에서는 우주선의 연료인 하이드라진과 산소를 이용해 물을 만들었지만
이것은 폭발의 가능성이 있어 매우 위험합니다

 


우주정거장에서는 물을 공급하기 위해
우리 몸에서 나오는 눈물, 땀, 오줌 같은 것들을 정수해서 재활용하는 방법
산소와 수소를 연료전지를 이용해 결합시키는 방법을 사용합니다

화성에서도 이와 같은 방법을 사용한다면
물을 만들어낼 수 있을 것입니다


감자도 심었고 물도 줬으니 이제 빛이 필요합니다
화성은 지구보다 태양에서 더 멀리 있어
감자가 성장하기에 충분한 빛이 들어오지 않습니다

그렇기 때문에 감자의 광합성을 도와줄 수 있는
LED 패널을 설치해야 합니다
영화에서도 LED 패널을 설치해 빛을 보충했습니다

그리고 일교차가 큰 화성의 날씨는 감자가 성장하기에 큰 방해요소가 됩니다
적정 온도를 유지할 수 있는 온실을 만들어야 합니다



인류는 이런 조건을 만족시킬 수 있는 기술력을 가지고 있기 때문에
화성에 갈 수만 있다면
화성에서 감자를 키울 수 있을 것으로 예상하고 있습니다

실제로 국제 감자 센터(CIP)의 연구진들은
2015년 NASA와 협력해 화성과 비슷한 환경과 흙을 만들고
감자 키우기 실험을 진행했는데

그 결과 감자를 키우는데 성공했습니다


네덜란드의 와게닝겐 대학 연구진들 역시
감자를 비롯한 토마토, 무, 완두콩 같은 것들을 키우는데
성공했다고 합니다

물론 이것은 화성의 흙을 직접 가져와서 진행한 실험은 아니기 때문에
현실은 조금 다를 수 있습니다

 


게다가 화성의 흙에는 과염소산염이 많이 들어있다고 합니다
과염소산염은 폭발물과 로켓 추진제로 사용되는 것으로
우리에겐 암을 유발할 수 있는 독성물질로 알려져 있습니다

독성물질이 있는 땅에서 자란 감자
그리고 똥을 비료로 사용해 만든 감자를
과연 먹을 수 있을 것인가에 대한 문제도 남아있습니다


인류는 아직 화성에 가지 못했기 때문에
그 어떤 것도 확신할 수 없습니다

하지만 언젠가 지구를 떠나야 할 때를 대비해
작은 가능성을 토대로 끊임없는 연구를 해야 할 것입니다

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배부른데 계속 먹으면 배가 터지게 될까?

 

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계속 먹으면 배가 터질까

세상에는 맛있는 음식이 많이 있습니다
먹어도 먹어도 먹고 싶은 게 맛있는 음식이죠

하지만 음식을 먹다 보면 배가 불러
더 이상 먹지 못하는 순간이 옵니다

이때 우리는 와 배 터지겠다 라고 말하곤 하는데

만약 배부른 걸 무시하고 계속 먹다 보면
정말 배가 터지게 될까요?



우리가 먹은 음식은 식도를 거쳐 위로 가게 됩니다

위에 음식이 들어오면 위액이 분비되고
음식물을 소화시킵니다

아직 소화가 다 되지 않았는데
음식이 추가로 들어오면 위는 팽창합니다

사람마다 다르지만 평균적으로 위는 1.5L의 음식을 담을 수 있다고 합니다


음식을 이 정도까지 먹게 되면
배부르다는 것을 넘어 배가 터질 것 같다는 느낌을 받게 됩니다

하지만 이것이 위의 최대치는 아닙니다
만약 여기서 음식을 더 먹게 되면 위는 더 늘어납니다

역시 사람마다 다르지만 최대 2~4L까지 늘어날 수 있습니다

 


풍선에 바람을 넣으면 풍선이 팽창합니다
그러면서 두께가 점점 얇아지죠
계속 바람을 넣으면 어느 순간 펑 하고 터져버립니다

위도 똑같습니다
음식을 먹으면 위가 팽창하면서 두께가 점점 얇아지게 되고
최대치까지 늘어난 상태에서도 계속 음식을 먹으면
결국 펑 하고 터져버리게 됩니다

와 배 터지겠다가 실현되는 것이죠



실제로 음식을 많이 먹은 뒤 배가 아파 병원에 갔더니
위에 구멍이 있었던 사례가 2012년 우리나라에 있었습니다

위를 절개해 보니 약 2.5L의 음식이 있었는데
치료를 위해 이 음식물을 의료진이 직접 꺼냈다고 합니다

물론 위가 터진다고 해서 곧바로 죽어버리는 것은 아닙니다
하지만 위액과 음식물이 새어 나오면서 복막염에 걸릴 수 있고
바로 치료하지 않으면 복통과 함께 쇼크가 발생해
사망하는 경우도 있습니다

실제로 2003년 일본에서는 음식을 너무 많이 먹어
위가 터져 사망한 사례가 있기도 합니다



하지만 이런 일은 쉽게 발생하지 않습니다
우리가 음식을 먹어 포만감을 느끼면
렙틴이라는 호르몬이 분비돼 식욕을 억제하기 때문이죠

반대로 위가 비어있으면 그렐린이라는 호르몬이 분비돼
식욕을 촉진시켜 무언가를 먹도록 합니다


카이스트 생명과학과 서성배 교수는
동물들이 배가 터질 때까지 음식을 먹지 않는 것에 궁금증을 느껴
초파리를 통해 연구를 진행했습니다

동물의 뇌 속에는 영양분을 감지하는 DH44라는 신경세포가 있는데
영양분이 부족하면 이 신경세포가 활성화되고
초파리는 음식을 먹었습니다

DH44의 활성화가 억제되면 초파리는 더 이상 음식을 먹지 않는데
활성화를 억제하는 신호는 위와 복부 신경중추에서 발생한다고 합니다

 


음식을 먹어 위가 팽창하면
위에서 피에조라는 신호가 발생해 DH44의 활성화를 억제했고

혈당이 높아지면 복부 신경중추에서 후긴이라는 신호가 발생해
DH44의 활성화를 억제했다고 합니다

연구진이 모기의 피에조 신호를 교란시켰더니
모기는 끊임없이 피를 빨다 배가 터져 죽어버렸습니다

물론 이것이 인간에게도 똑같이 적용되진 않겠지만
거식증이나 폭식증 같은 섭식장애를 치료할 수 있는
귀중한 연구 자료가 될 것으로 생각하고 있습니다

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운동해서 살을 빼면 지방은 어디로 갈까

 

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지방은 어디로 갈까

우리가 살아가기 위해선 에너지가 필요합니다
에너지는 영양분을 통해 얻을 수 있는데
영양분은 음식을 먹으면 얻을 수 있습니다

이때 음식을 너무 많이 먹으면
즉 너무 많은 영양분이 들어오면
탄수화물은 지방으로 변하고 지방은 그대로 지방이 되어
몸 안에 있는 지방세포에 쌓이게 됩니다

이렇게 쌓인 지방은 나중에 영양분이 부족한 상황이 됐을 때 사용됩니다

지방세포에 지방이 쌓여있는데 음식을 계속 먹으면
지방세포는 점점 늘어납니다
그러다 쪼개지고 다시 늘어나고
또 쪼개지고 다시 늘어나게 됩니다

이런 과정이 반복되면 살이 찌게 됩니다

즉 살이 쪘다는 것은 몸에 너무 많은 지방이 있다는 것입니다



살을 빼기 위해선 쌓여있는 지방을 소모해야 합니다
지방은 부족한 상황이 됐을 때 사용되기 때문에
살을 빼기 위해선 필요 이상으로 많이 움직여야 합니다

즉 운동을 해야 한다는 것이죠

운동을 하면 지방세포에 쌓인 지방이
다시 혈관을 타고 흐르기 시작합니다

 


지방은 글리세롤과 지방산으로 나누어지고
글리세롤과 지방산은 에너지를 만들어냅니다

이렇게 지방이 에너지로 소모되면
살이 빠지게 되는데
우리는 이것을 지방을 태운다고 표현하곤 합니다


2014년 호주 시드니 뉴사우스 웨일즈 대학교 생명 공학과의
루벤 미르멘과 앤드류 브라운은
에너지로 소모된 지방이 
어디로 가는지에 대한 연구를 진행했습니다

이들은 지방 원자들의 이동경로를 추적했는데
그 결과 지방의 84%는 이산화탄소로
16%는 물로 바뀌었다고 합니다

 


그 이후 물은 오줌이나 땀으로 배출되고
이산화탄소는 폐로 이동한 뒤
호흡을 통해 배출된다고 합니다

즉 열심히 운동해서 태운 지방의 대부분은
우리가 숨을 쉬면 몸 밖으로 빠져나간다는 것이죠


연구가 이루어지기 전에는 전문가들조차
지방이 근육으로 바뀐다, 똥으로 나온다처럼 정확한 답을 제시하지 못했습니다

하지만 이번 연구를 통해
지방이 어떤 식으로 소모되는지를 정확하게 알게 되었습니다

다만 이것은 숨만 쉬어도 살이 빠진다는 것을 의미하는 연구는 아닙니다

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