[理知논술/대입 통합교과 논술]과학논술<2>지구환경

태양계 중 지구에만 생명체가 존재하는 이유를 논술하시오

지구에 생명체가 존재한다는 것 자체가 놀라운 일인데, 더욱 놀라운 것은 그 생명체가 너무도 빨리 출현했다는 것이다.

제시 자료 1) 지구의 환경

지구보다 태양에 조금 더 가까운 금성은 태양의 열기를 지구보다 조금 더 받았기 때문에 물은 증발하였고, 증발된 수증기는 태양의 강력한 자외선에 의해 수소와 산소로 분해되었다. 수소는 우주 공간으로 날아가 버렸고, 산소는 메탄을 연소시켜 이산화탄소라는 온실 기체로 된 두꺼운 대기층이 만들어져 470℃까지 온도가 높아졌다. 반면에 지구보다 조금 작고 태양에서 조금 먼 화성은 중력이 작아 수증기처럼 쓸모 있는 대기를 우주로 잃어버렸고, 태양의 열기를 덜 받았기 때문에 완전히 얼어붙은 불모지가 되었다.

제시 자료 2) 산소와 이산화탄소

물은 굽은 구조의 분자로 극성을 나타내기 때문에 많은 극성 물질을 녹일 수 있다. 그러나 산소기체는 원자 간에 무극성 공유결합으로 형성되고 직선형의 구조를 가진 무극성 분자이기 때문에 물에 거의 녹지 않는다. 이산화탄소 기체도 직선형의 무극성 분자이기는 하나 원자 간에 극성 공유결합을 형성하여 분자 내부에는 부분적인 (+)와 (―)전하가 존재한다. 물에 녹을 때 양전하 부분은 다른 분자 음전하 부분과의 인력이 작용하므로 CO₂가 H₂O에 녹을 때 CO₂의 C는 H₂O의 O와, CO₂의 O는 H₂O의 H와 끌어당겨 CO₂는 물에 비교적 잘 녹게 된다. 물에 녹은 CO₂는 탄산(H₂CO₃)의 형태로 존재한다.

H₂O(l)+CO₂(g)→ H₂CO₃(aq)

제시 자료 3) 생명의 기원

생명의 기원에 관해 오랜 시간 학자들의 다양한 주장이 있었다. 기원전 그리스의 이오니아(Ionia)학파의 자연 철학자들은 생물은 열과 공기와 태양에 의하여 진흙에서 우연히 발생하였다고 하였으며, 그리스의 아리스토텔레스(기원전 384∼322)도 생명의 자연 발생론을 주장하였다. 그리고 근세의 데카르트(1596∼1650)도 생물은 축축한 흙에 햇볕이 쬐든지 또는 부패될 때 우연히 발생한다고 주장하였다. 파스퇴르는 고기즙을 플라스크에 넣고 끓인 후 플라스크의 목을 S자 모양으로 가늘게 뽑아 두면 끝을 열어 두어도 플라스크 내부에 미생물이 생기지 않는다는 실험을 통해 생물은 생물에서 만들어진다는 생물 속생설을 주장하였다. 현대에 들어 오파린은 무기물인 암모니아, 수소, 메탄과 같은 환원성 원시 대기에 태양 에너지와 번개가 발생할 때 생기는 에너지에 의하여 생명체의 기본이 되는 아미노산과 같은 유기물이 합성되는 화학적 진화가 일어나 생물이 형성된다는 자연발생가설을 제시하였다. 밀러는 이를 확인하는 실험 장치를 만들어 원시적인 아미노산을 합성해 냈다.

제시 자료 4) 자연 발생 가설의 한계

밀러의 실험만 가지고 생명의 탄생을 설명하기에는 부족하다. 생명에 필요한 단백질이 되기 위해서는 아미노산이 결합되어야 하는데 이 과정이 쉽지 않기 때문이다. 가령 콜라겐이라는 단백질을 만들려면 1055개의 아미노산을 정확한 순서로 연결시켜야만 하는데, 1055개의 순서를 가진 분자가 스스로 조직화될 가능성은 0에 가깝기 때문에 아미노산이 자연 상태에서 쉽게 만들어진다고 해서 단백질이 쉽게 만들어진다고 이야기할 수 없는 것이다.

문제 1 태양계의 행성 중 지구에만 생명체가 존재하는 이유에 대해 논술하시오.

문제 2 이산화탄소가 물에 녹는다는 성질과 산소가 물에 잘 녹지 않는다는 성질이 지구 환경과 생명체의 진화에 어떤 영향을 주었는지를 논술하시오.

b>문제 3 지구상에서 생명이 탄생하게 된 과정을 정확히 이야기할 수는 없지만 여러 가지의 학설이 존재하고 있다. 여러 가지의 학설들 중 본인이 가장 선호하는 학설을 채택한 후, 그 학설을 채택하게 된 이유를 논술하시오.

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