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- 오팔은 결정질이 아니라 무정형 구조. 물 분자를 가두는 이산화규소층 형태의 수화된 실리카겔로 구성. 최대 20%의 수분을 함유할 수 있다. 수분은 광물이 분쇄, 가열될 때 방출
- 화성 오팔은 측정 결과에서 알 수 있듯이 여전히 3~6중량%의 물 함유
- 미래의 화성 우주비행사를 위한 물?

화성에는 오팔이 있다
화성의 초기 습기 이후 오랜 시간 동안 형성된 물이 풍부한 광물

숨겨진 자원:
NASA의 Curiosity 로버는 화성에서 풍부한 오팔 퇴적물을 발견했다. 화성 오팔은 미래의 화성 우주비행사가 쉽게 추출하여 자원으로 사용할 수 있는 물을 포함하고 있기 때문에 가치가 있다. 또한 이 오팔 발견은 물이 풍부하고 생명 친화적인 조건이 화성 적도 지역의 하층토에서 이전에 생각했던 것보다 더 오래 지속되었다는 사실을 증거다. 

▲ Martian Gale Crater의 밝은 암석에는 물이 풍부한 무정형 규산염 광물인 오팔이 포함돼 있다. © NASA/JPL-Caltech, Malin Space Science Systems

오팔은 탐나는 원석일 뿐만 아니라 준보석도 광물학적으로 특별하다. 대부분의 광물과 달리 오팔은 결정질이 아니라 무정형 구조를 갖기 때문이다. 오팔은 그들 사이에 물 분자를 가두는 이산화규소층 형태의 수화된 실리카겔로 구성된다. 따라서 오팔은 최대 20%의 수분을 함유할 수 있다. 이것은 광물이 분쇄되고 가열될 때 방출된다.

표면 아래의 골절 주위에 밝은 "후광“

이제 물이 풍부한 오팔이 화성에도 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 이것은 Arizona State University의 Travis Gabriel과 그의 동료들이 Gale Crater의 지질 현상에 대한 NASA의 Curiosity 로버의 데이터를 평가했을 때 발견됐다. 로버는 더 밝은색의 퇴적암이 옆으로 늘어선 지하의 긴 균열을 반복적으로 기록했다.

분석에 따르면, "후광"이라고 불리는 이 넓게 갈라진 균열과 그에 수반되는 형성물은 게일 분화구가 이미 마른 후에야 형성되었다. 이전 데이터는 또한 밝은색의 암석이 오팔과 같은 규산염일 수 있다는 최초의 징후를 제공했다. 연구를 위해 가브리엘과 그의 팀은 지난 10년 동안 이러한 후광이 있는 여러 위치에서 수집한 로버의 중성자 분광계 데이터를 분석했다.

사방에 오팔

분석 결과, 조사된 후광이 멀리 떨어져 있고 지질학적으로 매우 다른 지형에 있지만 한 가지 공통점이 있다는 것이 밝혀졌다. 바로 균열 가장자리에 오팔이 비정상적으로 풍부하다는 것이다. 무정형 실리케이트 광물은 게일 분화구의 거의 모든 곳에서 화성 하층토의 이러한 균열에 줄을 긋는 것으로 보인다. 가브리엘은 "이 균열 네트워크가 그렇게 널리 퍼져 있고 아마도 오팔로 가득 차 있는 것을 보는 것은 정말 놀라운 일이었다"고 말했다.

연구팀에 따르면 게일 분화구의 오팔 광상은 단지 몇 개의 지질 구조의 이국적인 특징이 아닐 가능성이 높다. 가브리엘은 "게일 분화구에서 발견된 광범위한 균열 네트워크를 고려할 때 이러한 형성이 분화구의 다른 많은 부분과 아마도 화성의 다른 지역에도 존재한다고 가정하는 것이 타당하다"고 말했다. 사실, 궤도선 탐사선은 이전에 화성에 잠재적으로 오팔이 풍부한 지질학적 구조에 대한 초기 증거를 제공했다.

▲ 간헐천 형태의 이 지상 오팔은 온천의 규산염 퇴적물에 의해 형성돼 있다. © Jan Helebrant /CC-by-sa 2.5

미래의 화성 우주비행사를 위한 물?

또한 흥미로운 점은 수십억 년 동안 건조한 기후가 지속된 오늘날에도 화성 오팔은 측정 결과에서 알 수 있듯이 여전히 3~6중량%의 물을 함유하고 있다는 것이다. 이것은 화성의 실제로 건조한 적도 지역에도 바위 속에 숨겨져 있지만 여전히 물이 있다는 것을 의미한다. 가브리엘과 그의 팀의 추정에 따르면 지하 30cm의 후광 암석에 있는 오팔은 균열 길이 1m당 최대 5L(리터)의 물을 포함할 수 있다. 결정질 광물 구조에 단단히 결합된 물과 달리 이 오팔의 물은 상대적으로 쉽게 추출할 수 있다.

이것은 이 오팔 퇴적물이 미래의 화성 우주비행사와 화성 식민지를 위한 귀중한 수자원이 될 수도 있음을 의미한다. "우리의 측정에 따르면 후광의 비정질 물질에는 쉽게 사용할 수 있는 물이 풍부하게 포함돼 있어 건조한 화성 적도의 중요한 수자원이 된다"고 과학자들은 썼다.

초기 생명체의 피난처?

그리고 화성 오팔은 또 다른 사실을 드러낸다. 분석에 따르면 오팔은 화성의 초기 생명 친화적 기간이 끝난 후 오랜 시간이 지난 후에 형성되었다. 따라서 그 이후에도 이 화성 지역에는 지하에 물이 있었을 것이다. "이 상대적으로 늦은 수문 시스템은 화성이 따뜻하고 습한 환경에서 춥고 건조한 환경으로 전환한 후에도 오랫동안 계속 존재했다"고 Gabriel과 그의 동료들은 설명했다.

화성에 최초의 생명체가 있었다면 일반적으로 생각되는 것보다 그러한 피난처에서 더 오래 살아남았을 것이다. "이것은 화성의 생명 친화적 단계가 지표면의 생명체에 특별히 적합하지 않았을 것이라"고 연구원들은 말했다.
(Journal of Geophysical Research: Planets, 2022; doi: 10.1029/2020JE006600)
출처: 애리조나주립대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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