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- 약 34억 년 전, 화성의 일부는 최대 250미터 높이의 거대 쓰나미로 침수되었을 수 있다.
- 연구원들은 몇 년 전에 그러한 두 개의 거대 쓰나미의 첫 징후 발견
- 당시 촉발 소행성은 땅에 떨어지기 전에 먼저 약 200m 깊이의 수층을 뚫고 들어갔다.

화성의 메가쓰나미
34억년 전 충돌로 화성 북반구에서 해일 발생

원시 재앙:
약 34억 년 전, 화성의 일부는 최대 250미터 높이의 거대 쓰나미로 침수되었을 수 있다. 이 재앙의 방아쇠는 소행성 충돌이었다. 행성 연구자들이 확인한 것처럼 지구의 백악기 말기와 유사하다. 화성 북쪽 바다의 얕은 바다에서의 충돌은 NASA의 Viking 및 Pathfinder 탐사선의 착륙 지점까지 도달한 홍수 흔적을 남겼다고 연구팀이 Scientific Reports에 보고했다. 

▲ 초기 화성은 적어도 두 번의 거대 쓰나미를 경험했을 것이다. 얕은 화성 원시 바다의 소행성 충돌이 방아쇠였다. © ESO/ M. Kornmesser

초기에 화성은 오늘날보다 훨씬 더 따뜻하고 습했다. 북부 저지대는 아마도 얕은 바다로 덮여 있었을 것이다. 이 화성 북해는 처음에는 행성 표면의 약 20%를 덮었지만 비교적 빠르게 줄어들었다. 이것에 대한 증거는 무엇보다도 Chryse Planitia 저지대 가장자리에 있는 원시 하구와 해안선의 흔적에 의해 제공된다.

두 개의 화성 원시 쓰나미

하지만 그게 전부가 아니다. 초창기에는 큰 소행성의 충돌로 촉발된 재앙적인 쓰나미가 화성에도 발생했을 수 있다. 연구원들은 몇 년 전에 그러한 두 개의 거대 쓰나미의 첫 징후를 발견했다. 따라서 34억-30억 년 전에 이 쓰나미는 Chryse Planitia와 Arabia Terra의 당시 해안 지역을 최대 100만㎢까지 범람시켰다. 해일은 어떤 곳에서는 500km나 되는 육지까지 침투했을 수도 있다.

2019년 로모노소프 분화구는 이 두 화성 쓰나미 중 더 어린 쓰나미의 발원지일 가능성이 있는 것으로 확인되었다. 120미터 너비의 이 분화구의 평평한 가장자리와 침식 흔적은 소행성이 그곳의 얕은 물에 충돌했음을 시사한다. "그러나 더 오래된 거대 쓰나미의 원인은 지금까지 불분명했다"고 Tucson에 있는 Planetary Science Institute의 알렉시스 로드리게즈(Alexis Rodriguez)와 그의 동료들은 보고했다.

▲ 34억년 전 해양 범위(파란색)와 거대 쓰나미(빨간색)로 침수된 지역. © Rodriguez et al./Scientific Reports, CC-by 4.0

뚜려한 홍수의 징후

연구를 위해 행성 연구자들은 Chryse Planitia 지역에 있는 여러 화성 우주 탐사선의 새로운 데이터와 이미지를 평가했다. 고해상도 지질도와 고도 모델을 사용해 쓰나미 당시 홍수를 나타내는 지형과 유선형 고원과 같이 당시 물이 흐르는 방향의 지표를 찾았다.

Rodriguez와 그의 동료들은 "우리의 매핑은 Chryse Planitia의 북서쪽 Kasei Valles에서 남동쪽의 Ares Valles까지 1,300km 영역을 보여준다. 이 지역의 풍경은 치명적인 홍수로 특징지어진다"고 Rodriguez와 그의 동료들은 보고했다. 이 범람원의 산기슭은 NASA의 Viking 1 및 Pathfinder 우주선의 착륙 지점까지 확장되어 그들이 촬영한 일부 잔해와 현재 흔적을 설명한다.

"그라운드 제로"로 폭 110km의 Pohl 분화구

가장 중요한 것: 범람 경로의 방향을 기반으로 행성 연구자들은 해일의 경로를 추적해 충돌 분화구인 충돌 분화구로 되돌아갈 수 있었다. 메가 쓰나미는 약 34억 년 전 Chryse Planitia의 110km Pohl 분화구 뒤에 남겨진 소행성 충돌에 의해 촉발되었다. "Pohl은 우리 데이터에 따르면 지역 층서학에 따르면 오래된 거대 쓰나미를 유발할 수 있는 유일한 분화구다"고 팀은 설명했다.

연구원들에 따르면, Pohl 분화구의 평평한 모양, 그 위치 및 주변 환경의 침식 징후는 그것이 당시 화성 바다였던 곳의 충돌에 의해 형성되었음을 시사한다. 당시 촉발 소행성은 땅에 떨어지기 전에 먼저 약 200m 깊이의 수층을 뚫고 들어왔음에 틀림없다. "층서학적 관계는 또한 해양 충돌이 이 분화구를 형성했음을 시사한다"고 Rodriguez와 그의 동료들은 보고했다. 

▲ 이전 화성의 바다는 Chryse Planitia 저지대의 가장자리까지 뻗어 있다. © NASA/GSFC/Kaynouky

소행성은 얼마나 컸을까?

그런 다음 과학자들은 시뮬레이션을 사용해 소행성이 충돌했을 때 크기가 얼마나 컸고 그 충돌이 실제로 거대 쓰나미를 일으킬 수 있었는지 재구성했다. 그것은 원시 화성 바다의 하층토가 매우 단단하고 밀도가 높다면 분화구를 만들기 위해 소행성의 폭이 약 9km였어야 한다는 것을 보여주었다. 그것의 충격은 약 1,300만 메가톤의 TNT에 해당하는 에너지를 방출했을 것이다.

반면에 이전 화성 바다의 해저가 다소 부드럽고 유연했다면 폭이 약 3km인 소행성이 폴 분화구를 형성하기에 충분했을 것이다. 충격을 받으면 약 50만 메가톤의 TNT에 해당하는 에너지를 방출했을 것이다. 두 경우 모두 그 영향은 거대 쓰나미를 촉발할 만큼 심각할 것이다. 두 개의 소행성 중 더 작은 것이 있더라도 해일은 육지에 충돌했을 때 최대 250m 높이였을 것이라고 팀은 판단했다.

Chicxulub 영향과 유사

또한 흥미로운 점은 이 원시 화성 충돌은 6600만년 전에 지구를 강타하여 공룡 시대를 끝낸 충돌과 일부 유사성을 가지고 있다는 것이다. 두 소행성이 수심 200m 정도의 얕은 해역을 강타해 직경 100km 정도의 1차 분화구를 만들고 비슷한 거대 쓰나미를 일으켰기 때문이다.
(Scientific Reports, 2022; doi: 10.1038/s41598-022-18082-2)
출처: Scientific Reports

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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