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- 우뚝 솟은 금성 고원은 지구 육지의 대륙 뿌리와 유사하게 형성돼
- 이전에 생각했던 것보다 더 지구와 유사

금성에는 대륙이 있나요?
우뚝 솟은 금성 고원은 육지의 대륙 뿌리와 유사하게 형성되었을 수 있다.

지구의 자매:
금성에는 판 구조가 없지만 그 위에 대륙이 있을 수 있다. 금성의 거대한 대륙 크기의 고지대는 연구자들이 "자연 지구과학(Nature Geoscience)"에서 보고한 바와 같이 대륙의 뿌리인 지상의 크라톤(Craton 강괴; 안정된 대륙지각)과 같은 방식으로 형성되었을 수 있다. 그들은 이 우뚝 솟은 금성 고원의 형성을 재구성한 모델을 통해 이에 대한 증거를 얻었다. 이번 결과는 또한 육지 대륙의 형성에 대한 새로운 시각을 제시한다. 

▲ 금성에는 행성의 나머지 부분 위로 솟아오른 거대한 고원이 여러 개 있다. 여기서 이슈타르 테라(Ishtar Terra)는 붉은색으로 보인다. 이것이 금성 대륙일까? © NASA/JPL / USGS

지구는 판 구조와 움직이는 대륙이 존재하는 유일한 장소이기 때문에 태양계에서 독특하다. 그러나 원래의 현무암 지각에서 최초의 대륙 뿌리가 어떻게 형성되었는지는 여전히 논쟁의 여지가 있다. 한 이론에 따르면 크라톤은 판 구조론의 시작과 함께 나타났고 다른 사람들은 소행성 이후 산 아래의 마그마 과정에서, 소행성 충돌 후 혹은 해저 화산 고원 아래로 보고 있다.

이슈타르 테라(Ishtar Terra)는 어떻게 탄생했나?

이제 밝혀진 바와 같이, 금성은 지구의 초기 역사에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다. 여러 면에서 우리 이웃 행성은 지구의 "자매"로 여겨진다. 크기가 거의 같고 내부 구조도 비슷하며 맨틀에 대류가 있다. 그러나 금성이 지각이 변화하는 구조론을 보이는지는 논란의 여지가 있다. 그들의 지각은 지각판과 대륙을 형성하기에는 너무 부드럽고 뜨거운 것으로 생각된다. 그런데 이상한 점은 지구상에는 아직도 거대한 산맥과 고지대가 남아 있다는 것이다.

호주 모나쉬 대학의 파비오 카피타니오(Fabio Capitanio)와 그의 동료들이 연구를 시작한 곳이 바로 이것이다. 그들은 금성의 두 개의 거대한 대륙 크기의 고원이 어떻게 형성될 수 있었는지 조사했다. 그중 가장 큰 이슈타르 테라(Ishtar Terra)는 높이가 4km이다. 높이가 10km에 달하는 산맥과 경계를 이루고 있다. 그러나 판 구조론 없이 그러한 산과 고원은 어떻게 형성되었을까? 이를 명확히 하기 위해 연구자들은 지구물리학적 컴퓨터 모델에서 가능한 개발을 재구성했다.

지상의 크라톤과 유사한 과정

그 결과:
“금성의 고원은 판 구조론이 시작되기 전에 뜨겁고 초기 지구의 분화구와 유사한 방식으로 형성되었을 수 있다”고 Capitanio와 그의 팀은 보고했다. 따라서 금성의 원시 지각은 고온으로 인해 부드러워졌고 그 아래로 흐르는 대류에 의해 변형되었다. 위쪽으로 흐르는 흐름과 물질이 깊은 곳으로 흘러 들어가는 가장자리 위에 늘어나고 얇은 영역이 형성됐다.

▲ 금성 고원 이슈타르 테라(Ishtar Terra)와 아프로디테 테라(Aphrodite Terra)의 위치와 지형. © NASA Ames Reseach Center / USGS / MIT

지각의 얇아진 부분 아래에서 열로 인해 맨틀 물질이 더 많이 녹아 마그마가 상승하고 동시에 화학적 변화를 겪었다. 연구진은 “이러한 용융물은 두꺼워진 마그마 지각을 형성한 반면 밑에 있는 맨틀은 밀도가 낮기 때문에 부력을 생성했다”고 설명했다. 둘 다 함께 시간이 지남에 따라 대륙과 같은 고지대가 융기되었다.

생각보다 지구와 비슷하다

"우리 모델에서 생성된 구조는 지형, 지각 두께 및 중력장 측면에서 금성의 고지대와 놀라운 유사성을 보여준다"고 Capitanio와 그의 팀은 보고했다. 가상의 금성 환경에서는 고원 가장자리의 넓은 산맥까지 형성된다. 이는 이러한 형성이 지상 대륙과 유사할 뿐만 아니라 초기 뿌리인 크라톤과 유사한 방식으로 발생했을 수도 있음을 의미한다.

"우리는 지옥 같은 표면 온도가 460도에 달하고 판 구조가 부족한 금성이 그렇게 복잡한 지질 구조를 형성할 수 있을 것이라고는 예상하지 못했다"며 “이것은 행성이 어떻게 진화하는지에 대한 우리의 생각에 도전하고 금성에 대한 매혹적인 새로운 시각을 제공한다. 그들의 초기 역학은 이전에 생각했던 것보다 더 지구와 유사했을 수 있다”고 카피타니오는 말했다.
이제 팀은 2030년대에 계획된 금성 탐사를 통해 금성의 "대륙"과 그 구성 및 지질 구조에 대한 더 많은 정보를 제공할 수 있기를 바라고 있다.
(Nature Geoscience, 2024 doi: 10.1038/s41561-024-01485-3)
출처: Nature Geoscience, Monash University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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