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- Mars InSight 착륙선은 화성 맨틀의 역학에 새로운 빛을 비추는 지진 진동 감지
- 깊은 지진은 화성 상부 맨틀의 마그마 상승 의미
- 화성 맨틀이 여전히 활동 중인지 질문은 화성의 행성 역사를 이해하는 데 중요

화성: 현재까지 화산 활동?
깊은 지진은 화성 상부 맨틀의 마그마 상승을 말해준다.

깊은 떨림:
화성은 오늘날에도 여전히 화산 활동이 있을 수 있다. 적어도 표면 아래에서.
이 표시는 NASA의 Mars InSight 탐사선의 지진계에 의해 기록된 깊은 지진에 의해 제공됐다. 그 특성을 근거로 진동은 Cerberus Fossae의 젊은 화산 지역 아래에서 용승하는 마그마 흐름으로 인한 것일 수 있다. 따라서 화성의 상부 맨틀은 여전히 ​​움직이고 있다. 

▲ 비정상적으로 깊고 느린 지진은 붉은 행성의 상부 맨틀에서 활발한 마그마 움직임을 나타낸다. © NASA/JPL

붉은 행성 내부에 얼마나 많은 열이 남아 있을까?
오늘날에도 그 표면 아래에 화산 활동이 여전히 존재할 수 있습니까? 올림푸스 몬스(Olympus Mons), 용암 동굴 및 슈퍼 화산의 칼데라와 같은 거대한 화산 산은 화성이 화산 활동을 했었다는 증거다. 그러나 화성 맨틀이 여전히 뜨겁고 마그마 흐름을 보여줄 만큼 역동적인지 여부는 논쟁의 여지가 있다.

저주파 진동 퍼즐

최근 Mars InSight 착륙선은 화성 맨틀의 역학에 새로운 빛을 비추는 지진 진동을 감지했다. 2019년 2월 화성 표면에 지진계를 배치한 이후 탐사선은 이미 465개 이상의 명확하게 식별 가능한 지진을 기록했다. 이들 대부분은 주파수가 높고 얕아 화성 지각의 온도 변화에 따른 진동으로 여겨진다.

41개의 다른 지진이 더 낮고 이러한 얕은 떨림과 다른 파형을 가지고 있다. 그러나 그들의 지진 신호는 너무 불명확해 그들의 기원을 결정짓지 못했다. 이것이 바로 중국 과학 아카데미의 Weijia Sun과 캔버라에 있는 호주 국립 대학교의 Hrvoje Tkalčić가 Mars InSight 지진계의 원시 데이터를 다시 분석한 이유다.

젊은 화산 지역의 새로운 지진

두 가지 분석 방법의 도움으로 연구원들은 다른 저주파 화성 지진을 찾았다. 그들은 이전에 감지되지 않은 47개의 떨림도 식별했는데, 이 떨림은 또한 현저하게 저주파였으며 특성이 더 잘 식별되었다. "파형의 유사성으로부터 우리는 이것이 동일한 발생 지역에서 반복되는 지진이라는 결론을 내렸다"고 과학자들은 보고했다.

그들은 Cerberus Fossae 지역에서 새로운 지진의 진원지를 찾았다. 행성 연구원들은 지난 5만 년 이내에만 분출되었을 수 있는 화산 물질을 그곳에서 발견했다. 어쨌든 이 화산 지역은 약 2천만 년보다 젊을 수 있다.

▲ 두 개의 저주파 지진의 진원지. © Sun 및 Tkalčić/ Nature Communications, CC-by 4.0

▲ A. InSight의 착륙 지점은 파란색 삼각형으로 표시되고 검은색 별은 두 개의 확인된 지진을 나타낸다. 검은색 실선은 그라벤 단층을 보여준다. 왼쪽 하단 삽입 지도는 전 지구 화성의 지형을 나타내고 파란색 직사각형은 연구 지역을 나타낸다. B. S0173a 이벤트의 대역통과 필터링된 3성분 파형. 파란색과 빨간색 수직선은 P파와 S파 도착을 표시. C는 B와 동일하지만 S0235b 이벤트용. 양방향 버터워스 필터는 0.1–0.8 Hz 대역의 지진도에 적용. 채널 이름은 왼쪽 상단 모서리에 표시된다. (출처:Repetitive marsquakes in Martian upper mantle / 화성 상부 맨틀의 반복적인 지진)

화성 맨틀의 기원

또한 흥미로운 점:
이전에 알려진 고주파 진동과 달리 새로 확인된 지진은 밤의 전반부뿐만 아니라 한낮에도 발생했다. 지진파는 또한 새로 확인된 진동의 기원이 화성의 상부 맨틀에서 훨씬 더 깊다는 것을 암시한다. "이러한 지진의 상당한 깊이와 반복적인 특성으로 인해 지각 단층에서의 지각 활동이 아닐 가능성이 있다"고 연구팀은 설명했다.

대신, 이러한 지진은 화성 맨틀의 마그마 흐름에 의해 발생했을 수 있다.
"우리는 화성 맨틀에 있는 녹은 암석의 움직임이 케르베로스 포세 지역에서 새로 발견된 47개의 진동을 촉발했다고 가정한다"고 Tkalčić는 말했다. 마그마가 아직 어린 화산 지역 아래 더 깊은 곳에서 위쪽으로 흐르고 있을 가능성이 있다.

화성에 맨틀 대류가 있을까?

이것이 의미하는 것은 다음과 같다.
붉은 행성의 맨틀은 오늘날에도 여전히 움직이고 있으므로 이전에 생각했던 것보다 더 뜨겁고 더 역동적일 수 있다. 이것이 확인된다면 이는 지진의 기원뿐만 아니라 중요한 발견이 될 것이다. "화성 맨틀이 여전히 활동 중인지 여부에 대한 질문은 화성의 행성 역사를 이해하는 데 중요하다"고 Tkalčić는 설명했다.

화성 맨틀에 대한 통찰력은 무엇보다도 붉은 행성이 여전히 지구와 유사한 맨틀 대류를 가지고 있는지 여부를 명확히 할 수 있다. 이것은 화성 내부의 열 수송과 그 핵심이 여전히 얼마나 유동적이고 역동적인지에 영향을 미칠 것이다. 이것은 화성이 한때 지구적이었던 자기장을 왜 그리고 어떻게 잃었는지에 대한 질문에 결정적이다.

"이러한 대류가 있고 우리의 결과에 따라 그렇게 보인다면 - 붉은 행성의 자기장이 손실된 또 다른 메커니즘이 있어야 한다"고 Tkalčić가 설명했다. 연구원들은 Mars InSight의 더 많은 데이터가 미래에 이러한 질문을 명확히 하는 데 도움이 되기를 바란다.
(nature communications, 2022, doi:0.1038/s41467-022-29329-x)
출처: Australian National University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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