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- NASA의 화성 정찰 궤도선에 장착된 샤라드(SHARAD) 레이더 장비를 사용
- 레이더 장비의 방사선은 화성 지각 깊숙이 최대 1km까지 투과할 수 있다
- 이러한 화성 빙하기 중 마지막은 약 37만 년 전에 발생
- 미래 화성우주비행사들에게 생명 유지, 연료와 산소 생산에 필요한 물 제공할 수 있다.

화성 빙하, 예상보다 더 많은 얼음 함유
화성 표면 아래 빙하 잔해에는 80% 이상의 순수한 얼음이 포함돼 있다.

화성 우주비행사를 위한 물:
새로운 레이더 분석 결과, 화성 표면 아래 숨겨진 빙하에는 예상보다 더 많고 순수한 얼음이 포함된 것으로 밝혀졌다. 데이터에 따르면, 이 화성 빙하는 80% 이상의 초순수 얼음으로 구성되어 있으며, 표면만 잔해로 덮여 있다. 또한 놀라운 점은 멀리 떨어져 있는 화성 빙하조차도 유사한 특성을 보인다는 것이다. 이는 화성에서 공통된 기원, 즉 널리 이용 가능한 수자원이 존재함을 시사할 수 있다. 

▲ 화성 표면 아래에는 Deuteronilus Mensae 지역에 있는 이 빙하처럼 고대 빙하가 숨겨져 있다. 그렇다면 이 빙하에는 얼마나 많은 물이 얼음으로 포함되어 있을까? © ESA/DLR/FU Berlin

현재 건조하고 차가운 화성에도 얼음이 있으며, 그것도 대량으로 존재한다. 일부는 화성의 극지방 빙모에 저장되어 있고, 나머지는 먼지가 많은 화성 표면 아래에 숨겨져 있다. 2015년, 행성 연구원들은 레이더 데이터를 사용하여 수천 개의 빙하와 유사한 지형을 확인했다. 이들은 지구의 먼지와 파편으로 덮인 빙하와 유사하며, 주로 화성의 중위도에 있다.

자갈층인가, 진짜 빙하인가?

화성의 빙하에는 얼마나 많은 얼음이 포함되어 있을까? 그리고 그 안의 얼음은 얼마나 순수할까? 이는 지금까지 논란의 여지가 있었다. "한 가지 해석은 이러한 빙하층이 주로 암석질로 구성되어 있고 약 30%의 얼음만 포함하고 있다는 것이다"고 이스라엘 와이즈만 과학 연구소의 유발 스타인버그(Yuval Steinberg)와 그의 동료들은 설명했다.

▲ 화성 중위도 지역에 수천 개의 먼지 덮인 빙하가 숨겨져 있을 가능성이 레이더 매핑을 통해 밝혀졌다. © Mars Digital Image Model, NASA/ Nanna Karlsson

"다른 이들은 이 빙하층이 약 80%의 얼음으로 구성되어 있고 얇은 파편층으로만 덮여 있다고 생각한다." 미래의 화성 탐사를 위한 이 중요한 질문을 명확히 하기 위해 스타인버그와 그의 팀은 화성의 다섯 가지 빙하, 소위 엽상 파편 앞치마(LDA)를 자세히 조사했다. 세 개의 빙하, 즉 데우테로닐루스 멘사이(Deuteronilus Mensae), 플레그라 몬테스(Phlegra Montes), 템페 테라(Tempe Terra)는 북반구에 위치하고, 이스턴 헬라스(Eastern Hellas)와 네레이둠 몬테스(Nereidum Montes)는 남반구에 위치한다.

80% 이상이 순수한 물의 얼음

연구진은 분석을 위해 NASA의 화성 정찰 궤도선(Mars Reconnaissance Orbiter)에 장착된 샤라드(SHARAD) 레이더 장비를 사용했다. 이 레이더 장비의 방사선은 화성 지각 깊숙이 최대 1km까지 투과할 수 있다. 지하에서 반사되는 레이더 신호를 기반으로 유전율과 손실 탄젠트를 측정했다. 이를 통해 지하의 레이더파 투과율과 산란을 알 수 있으며, 이 두 가지를 통해 빙하의 구성에 대한 결론을 도출할 수 있다.

▲ 이 지도는 스타인버그와 그의 팀이 연구한 화성의 다섯 빙하를 보여준다. © NASA/JPL/ University of Arizona, Jim Secosky

레이더 분석 결과, 조사된 다섯 개의 화성 빙하는 모두 대부분 물의 얼음으로 구성된 것으로 나타났다. 스타인버그와 그의 연구팀은 빙하 형성층의 평균 물의 얼음 함량이 80% 이상임을 확인했다. "이것은 이러한 형성물이 매우 순수한 얼음을 포함하고 있음을 시사하며, 파편으로 덮인 얼음 빙하라는 가설을 뒷받침한다"고 행성 연구원들은 설명했다.
예상치 못한 균일성

또 다른 놀라운 점은 화성 빙하의 특징이 연구 대상 지역 전체에서 예상외로 균일했다는 것이다. "이것은 화성 빙하가 동일한 과정에 의해 형성되고 보존되었을 가능성이 높다는 것을 알려주기 때문에 중요하다"고 토론토 요크 대학교의 공동 저자인 아이작 스미스는 말한다. "따라서 화성은 장기간의 빙하기 또는 매우 유사한 특징을 가진 여러 차례의 빙하기를 경험했을 가능성이 있다.“

실제로 화성 극관에 대한 레이더 분석은 몇 년 전 그러한 빙하기의 증거를 제공했다. 이러한 화성 빙하기 중 마지막은 약 37만 년 전에 발생했는데, 지질학적 기준으로는 그리 오래되지 않은 시기다. 이 장기간의 한랭기는 화성 빙하가 언제 형성되었는지 설명할 수 있다.

▲ (a) PM에서 모든 검출에 대해 계산된 것의 공간 분포, CTX 모자이크에 겹쳐 표시했다. (b) PM에서 모든 계산된 것의 히스토그램(수평 적합 사용). 총 추적 수는 156개다. (c) PM에서 모든 계산된 히스토그램. 총 추적 수는 156개다. (출처:Physical properties of subsurface water ice deposits in Mars’s Mid-Latitudes from the shallow radar / 15 November 2025. Icarus)

화성 탐사를 위한 수자원

연구된 다섯 개의 빙하 지층이 놀라울 정도로 균일하게 분포하는 것은 또 다른 이유로 중요하다. 이는 화성의 다른 많은 얼음 퇴적물에도 마찬가지로 물이 풍부할 수 있음을 시사하기 때문이다. 연구진은 "이러한 지층의 높은 순도의 얼음은 향후 화성 탐사에 중요한 의미를 지닌다"고 강조하며, "왜냐하면 이 빙하들이 화성의 중위도 지역에서 쉽게 접근할 수 있는 얼음 저장소를 형성하기 때문이다"고 덧붙였다.

지하에 숨겨진 이 빙하들은 미래의 화성 우주비행사들에게 생명 유지뿐만 아니라 연료와 산소 생산에 필요한 물을 제공할 수 있다. 스타인버그와 그의 연구팀은 "따라서 이러한 지층은 미래 화성 탐사의 유망한 목표이기도 하다"고 말했다. 연구진은 이제 연구 결과를 확인하기 위해 다른 화성 빙하들을 조사할 계획이다.
참고: Icarus, 2025; doi: 10.1016/j.icarus.2025.116716
출처: The Planetary Science Institute

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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