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- Mars InSight 탐사선 데이터 시사, 화성 전체를 1~2km 높이로 가득 채울 정도
- 약 30억 년 전까지만 해도 강과 호수, 크고 얕은 바다가 있었다. 기후변화로 물 사라져
- 화성 중간 지각에서 물 탐지, 암석의 미세한 균열과 기공에는 액체 상태의 물로 채워져
- 너무 깊은 곳에 있어 미래의 화성 우주비행사와 화성 기지에 사용할 수 없다.

화성에서 액체상태의 물 발견
화성 지각의 공극수는 행성을 덮는 바다에 충분한 물을 함유할 수 있다.

숨겨진 저장소:
화성 표면 11km 아래에 거대한 액체 물 저장소가 있을 수 있다. 이는 화성 전체를 1~2km 높이로 가득 채울 만큼 충분한 양이라고 NASA의 Mars InSight 탐사선 데이터가 시사한다. 물은 부서진 지각 암석의 균열과 기공에 숨겨져 있으며 화성의 고대 바다에서 나올 수 있다. 미래의 화성 우주비행사들이 접근할 수는 없지만, 팀이 보고한 대로 화성 생명체가 여전히 그곳에 숨겨져 있을 수 있다는 것이 이론적으로 가능하다고 한다. 

▲ Mars InSight 탐사선의 데이터에 따르면 화성 지각의 균열과 기공에 거대한 액체 물 저장소가 있을 수 있다. © NASA/IPGP, Nicolas Sarter, verändert

화성은 오늘날 건조하고 춥다. 하지만 약 30억 년 전까지만 해도 강과 호수, 심지어 크고 얕은 바다가 있었다. 그러나 기후 변화로 인해 화성에서 생명 친화적인 이 시대가 끝났고 물이 사라졌다. 하지만 어디로? 화성 탐사선의 데이터에 따르면 화성의 극지방 만년설은 고대 바다의 모든 물을 저장할 만큼 크지 않다. 중위도의 화성 표면 아래에 있는 얼음 퇴적물도 이에 충분하지 않다.

그러면 화성 바다의 물은 어디로 갔을까? 지금까지 대부분의 행성 연구자들은 화성이 물의 상당 부분을 우주로 잃었다고 가정했다. 자기장이 부족하기 때문에 태양풍은 화성 대기의 일부를 찢어서 물과 함께 우주로 들어갈 수 있었다.

▲ 약 30억년 전까지 화성에는 바다가 있었다. © ESO/M. Kornmesser/ CC-by 4.0

화성 중간 지각에서 물 탐지

샌디에이고에 있는 캘리포니아 대학의 Vashan Wright와 그의 동료들이 이제 발견한 것처럼 또 다른 가능성이 있다. 그들은 화성 바다의 물이 화성 지각 깊은 곳에 숨겨져 있는지 알고 싶었다. 이를 위해 그들은 NASA의 Mars Insight 착륙선의 지진계로 기록된 화성 지진의 데이터를 평가했다. 이러한 지진학적 데이터는 이미 Mars InSight 위치에서 약 300미터 깊이까지 화성 지각에 물이 거의 없음을 보여주었다.

Wright와 그의 동료들은 이제 더 깊이 살펴보았다. 그들의 초점은 11.5~20km 깊이에 있는 화성의 중간 지각에 맞춰졌다. “오늘날 화성의 온도는 중간 지각의 꼭대기에 안정된 액체 물을 지탱할 만큼 충분히 따뜻하다”고 연구원들은 설명한다. 이전 분석에서는 또한 지각의 이 영역이 풍부한 암석 공극으로 가득 차 있을 수 있음을 보여주었다.

연구를 위해 과학자들은 화성의 중간 지각의 특성에 대한 정보를 제공하는 지진 데이터를 구체적으로 분석했다. 이를 위해 그들은 지구에서 석유 매장지와 지하수 저장소를 찾는 데 사용되는 암석 물리학의 수학적 모델을 사용했다.

간극수가 가득한 거대한 저수지

실제로:
분석 결과 화성의 중간 지각은 다공성이라는 것이 확인되었다. 따라서 공동은 암석의 약 17%를 차지한다. 반면, 지진 데이터에 따르면 암석의 미세한 균열과 기공에는 액체 상태의 물로 채워져 있는 것으로 나타났다. Wright와 그의 동료들은 "액체 물로 포화된 부서진 화성암의 중간 지각이 기존 데이터를 가장 잘 설명한다"고 썼다.

그러나 이는 화성 탐사선의 위치뿐만 아니라 행성의 나머지 부분을 대표하는 결과가 나오는 한 화성 표면 아래 깊은 곳에 거대한 액체 물 저장소가 있을 수 있다는 것을 의미한다. 그러면 화성은 암석 기공에 행성 전체에 깊은 지하수가 저장되어 있을 수 있다.

▲ 표면 아래 11~20km에 있는 화성 암석은 물로 포화될 수 있다. 균열과 기공에 액체 물이 있다. © James Tuttle Keane und Aaron Rodriquez

바다 전체를 담기에 충분

연구원들의 계산에 따르면, 화성의 중간 지각에는 전체 행성 해양을 형성하기에 충분한 물이 있을 수 있다. 물은 화성 전체 표면을 1~2km 높이의 물로 가득 채울 수 있다. 깊은 기공수 저장소는 또한 고대 화성해의 물이 사라진 곳을 다음과 같이 설명할 수 있다. "따라서 화성은 대기 가스 방출로 인해 물을 잃지 않았음에 틀림없다"고 팀은 썼다.

대신, 이전 화성 바다의 상당 부분이 화성 지각의 깊이로 스며들어 오늘날까지 간극수로 남아 있을 수 있다. 이 깊은 물 저장소는 어떤 시추 기술도 그 깊이에 도달할 수 없기 때문에 미래의 화성 우주비행사와 화성 기지에 사용할 수 없다. 그럼에도 불구하고, 화성에 그러한 대수층이 존재한다는 것은 잠재적으로 중요하다고 과학자들은 설명했다.

화성 생명체의 피난처?

"액체 물이 많이 저장되어 있다는 사실은 우리에게 화성의 과거 기후를 알 수 있는 창을 제공한다"고 버클리 캘리포니아 대학의 공동 저자인 마이클 망가는 말했다. 동시에, 깊은 저수지는 화성에 생명체가 있을 수 있는 곳을 상징한다. 왜냐하면 지구상에도 지각 암석에는 수 킬로미터 깊이의 미생물이 있기 때문이다. 이 깊은 생물권은 지속적인 어둠과 산소 부족에도 불구하고 번성하다.

연구원들에 따르면, 화성에서도 비슷한 일이 일어날 수 있다고 망가는 말했다. "물은 우리가 알고 있는 생명체의 전제조건이기 때문에 왜 화성의 지하 저장소가 생명체 친화적인 환경이 되어서는 안 되는지 모르겠다"며 망가는 덧붙였다. “아직 화성에서 생명체가 존재한다는 어떤 증거도 발견하지 못했지만, 원칙적으로 생명체가 존재할 수 있는 곳은 최소한 존재한다.”
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; doi: 10.1073/pnas.2409983121)
출처:University of California – Berkeley, University of California – San Diego

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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