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- 놀라울 정도로 널리 분포돼
- 빠르게 사라지는 것도 경이롭다. 여전한 미스터리

화성에서 최초로 염화수소 탐지돼
할로겐 가스는 먼지 폭풍에서 생성되지만 급속한 분해는 미스터리다.

흥미로운 발견 :
ESA ExoMars 우주 탐사선이 화성 대기에서 처음으로 염화수소를 감지했다.
이 가스는 폭풍이 몰아치는 동안 짠 먼지가 화성 대기에 던져져 반응할 때 형성될 가능성이 높다. 그러나 염화수소가 사라지는 곳은 미스터리다.
과학자들이 "Science Advances" 저널에 설명했듯이 일부 알려지지 않은 과정이 화성 가스 외피에서 여전히 일어나고 있다. 

▲ ESA Mars Express 탐사선은 처음으로 화성 대기에서 할로겐 가스를 감지했다. 그것이 어떻게 발생하고 어디에서 사라지는지는 여전히 추측이다. © HG : NASA

붉은 행성의 가스 외피는 완전히 탐구되지 않았다. 반대로 우주 탐사선은 행성 연구자들을 혼란스럽게하는 물질과 과정을 반복해서 발견하고 있다. 화성 대기의 산소 함량은 알려진 과정이 설명할 수 있는 것보다 더 많이 변동한다. 그리고 가스 메탄은 갑작스런 상승과 똑같이 빠른 소멸로 놀라게 했다. 높은 대기에는 얼음 구름도 있다.

염화수소 검색

모스크바에 있는 러시아 우주 연구소의 올레그 코라블레프(Oleg Korablev)가 이끄는 행성 연구자들은 이전에 알려지지 않은, 화성 대기의 또 다른 성분 염화수소(HCl)를 발견했다.
이 가스는 물이 있으면 염산으로 변하지만 지구의 상층 대기에서도 소량 발견된다. UV 노출시 염소 라디칼을 방출하고 오존 파괴에 기여할 수 있다.

행성 연구자들은 염화수소가 이론적으로 화산 활동을 나타낼 수 있기 때문에 화성에서 이 가스의 흔적을 오랫동안 찾고 있었다. 최근에 Korablev와 그의 팀은 ESA의 ExoMars Trace Gas Orbiter(TGO)의 도움을 받아 처음으로 가스를 감지했다. 프로브의 두 분광계 모두 2018년 여름부터 2019년 봄까지 염화수소의 스펙트럼 시그니처를 감지했다.

놀랍게도 널리 분포됨

옥스포드 대학의 공동 저자 케빈 올슨(Kevin Olsen)은 "이것은 화성에서 염화수소를 처음으로 발견한 것이며 화성 대기에서 할로겐 가스를 처음 발견한 것"이라고 설명했다. 그의 동료 ESA의 하칸 스베뎀(Håkan Svedhem)은 다음과 같이 덧붙였다. "이것은 2014년 ESA Mars Express 탐사선이 메탄을 발견한 이후로 결정된 최초의 새로운 가스 등급이다.”

그러나 흥미로운 점은 이전에 예상했던 것처럼 화성에 있는 염화수소가 지역 화산에서 배출되는 것 같지 않다는 것이다. 연구자들이 설명했듯이 그 농도는 너무 높고 가스가 너무 고르게 분포돼 있다. 북반구에서 TGO는 15~25km의 고도에서 1~2ppb를 감지했다. 남반구에서는 고도 20~30km에서 2~3ppb였다.

이것은 화성의 염화수소 농도가 지구의 상부 성층권과 중간권의 농도와 비슷하다는 것을 의미한다고 과학자들은 설명했다.

▲ 화성에서 염화수소 형성을 위한 가능한 경로. © ESA

짠 먼지가 원산지일까?

가스는 어디에서 왔을까?
첫 번째 징후는 스펙트럼 증거의 시간적 과정이다.
탐사선은 2018년 여름 화성 전반에 걸쳐 먼지 폭풍이 있을 때 염화수소의 첫 번째 스펙트럼 신호를 감지했다. "이것은 화성 폭풍의 물리적 또는 화학적 과정으로 인해 날아간 먼지에서 가스가 방출된다는 것을 나타낸다"고 Korablev와 그의 팀은 말한다.

특히 그들은 화성의 먼지에 포함된 식염(NaCl)과 과염소산 염(ClO4–)이 가스에 염화물을 제공한다고 추정한다. 대기에서는 수증기와 반응해 염화수소가 추가 단계에서 형성된다.
염소 함유 분자가 화성의 대기에서 어떤 반응을 일으키는지는 아직 명확하지 않다.

'불가능한' 실종

또다른 것은 여전히 ​​설명할 수 없다.
화성에 심한 먼지 폭풍이 닥친 후 염화수소는 놀랍도록 빠르게 사라졌다.
현재 모델이 허용하는 것보다 더 빠르다. 연구진은 "이 손실은 이 가스에 대한 예상치 못한 화학적 흡수를 의미한다"고 말했다. "염화수소의 일시적인 특성은 우리가 아직 전체 그림을 보지 못하고 있으며 염화물의 중요한 분해 과정을 놓치고 있음을 알려준다."

Korablev와 그의 동료들에 따르면, 그들의 발견은 화성의 대기와 그 화학에 대한 우리의 지식이 여전히 얼마나 겉핥기식이었는지 보여준다. 염화수소와 그 신비한 실종의 증거는 지금까지 알려지지 않은 표면과 대기 간의 상호 작용을 암시한다. "이제 우리는 이 화학 순환을 이해해야 한다"고 Olsen은 말했다.

연구원들은 이제 화성 대기에서 가능한 과정을 재구성하기 위해 실험실 테스트와 모델 시뮬레이션을 수행하려고 한다. Trace Gas Orbiter의 도움으로 화성 염화수소에 대한 추가 모니터링은 시간 및 공간 관계를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것이다.
(Science Advances, 2021; doi : 10.1126 / sciadv.abe4386)

출처 : 유럽 우주국 ESA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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