(3분 읽기)
- 급경사에 물결모양의 신비한 현상
- 화성의 표토층 아래 반 냉동 소금용액이 해동돼

수수께끼 같은 화성의 물결
화성의 분화구 경사면에서 계절별 산사태, 배경에는 무엇이 숨겨져 있을까?

수년 동안 행성 연구자들은 화성의 일부 분화구 경사면에서 계절별 개울이나 산사태에 대해 궁금해 했다. 이 이미지는 뉴턴 분화구의 경사면에서 회색으로 보이는 이러한 신비한 현상 중 일부를 보여준다. 이제 실험은 반 냉동 염수의 상호 작용이 이러한 산사태의 원인이 될 수 있음을 시사한다. 화성 표면 바로 아래에 액체 식염수 용액이 있음을 확인할 수 있다. 

▲ "Rinnsale"은 화성에 있는 뉴턴 분화구의 경사면이다. © NASA / JPL-Caltech, University of Arizon

이 현상은 약 10년 전에 NASA의 MRO(Mars Reconnaissance Orbiter)에서 찍은 이미지에서 발견됐다. 일부 화성 분화구의 남쪽 경사면에서 어둡고 변화하는 선 구조를 볼 수 있었다. 이 잔물결은 폭이 1미터 미만이지만 길이가 100미터이며 화성의 봄에 심토가 점차 따뜻해지면 발생한다.

이 이미지는 화성 적도 남쪽 300km 뉴턴 분화구의 가장자리를 보여준다.
화성 정찰 궤도선의 고해상도 HiRISE 카메라로 만들어졌다. 가파른 분화구 경사면에서 신비한 물결이 연한 회색 줄무늬로 보일 수 있다.

물, 알칼리 또는 모래?

그러나 이러한 퍼레이드를 만드는 것은 무엇일까?
액체 또는 "끓는" 바닷물이 표면 바로 아래의 분화구 경사면 아래로 흐르는 것일까?
지금까지 그러한 액체 알칼리는 더 깊은 곳과 붉은 행성의 극지방 아래에서만 의심되기 때문에 그렇다면 센세이션일 것이다. 그러나 이러한 잔물결은 액체없이 형성될 수도 있다. 개울의 온도와 거동이 건조한 산사태에 더 적합하기 때문이다.

이제 지구에서의 실험은 신비한 화성 개울 뒤에 있는 과정에 대한 새로운 단서를 제공하고 있다. SETI 연구소의 Janice Bishop과 함께 일하는 연구원들은 화성 표토(Mars regolith)와 유사한 미네랄 혼합물을 염화물 및 황산염과 혼합하고 아래에서 적셔주었다. 그런 다음 그들은 영하 50 도의 강한 서리와 빙점 바로 아래로 천천히 녹을 때 일어난 일을 관찰했다.

원조는 반 냉동 소금 용액?

영하 50도에서 화성의 영구 동토층은 하부에 얼음을 포함하는 층을 형성한다는 것이 밝혀졌다. 영하 40도에서 영하 20도까지 가열하면 이 얼음의 작은 부분이 해동된다.
비숍은 "적외선 분광법은 염분이 있는 토양의 표면에 얇은 층의 반액체 물이 형성되었다는 사실을 밝혀냈다. 심지어 화성과 비슷한 동결 온도에서도 마찬가지 였다" 고 보고했다.

▲ 그림 1 표면에 가까운 소금과 얼음. (A) HiRISE 이미지 ESP_047338_1230 (56.6 ° S, 114.1 ° E)에서 이른 봄에 Hellas Planitia 남동쪽의 급경사면에서 얼음 위에 계절별 서리 코팅. 이미지 제공 : NASA / JPL / University of Arizona. (B) 얼음 (파란색 음영)을 강조하기 위해 향상된 색상 스트레치가 있는 (A)의보기. 이미지 제공 : NASA / JPL / University of Arizona. (C) 남극 대륙 Wright Valley의 Don Juan Pond 남쪽 가장자리의 퇴적 핵. 사진 제공 : Everett K. Gibson, NASA-JSC. (D 및 E) Don Juan Pond의 남쪽 가장자리에 있는 토양 구덩이의 표면 자갈 아래에서 붉은 색으로 변경된 물질의 모습. 표면에서 몇 센티미터 아래에 있고 때로는 더 깊은 수평선에있는 ~ 1cm 두께 (청록색 화살표)의 밝은 톤 레이어에 유의. 사진 제공 : Everett K. Gibson, NASA-JSC.

이 반액체, 반 냉동 층은 지하에서 화학 반응을 촉진하고 불안정하게 만든다.
결과적으로 표면이 어두워지고 물질이 산사태로 느슨해질 수 있다.
“녹는 얼음의 얇은 층은 지하수 얼음, 염소염 및 황산염 사이의 상호 작용으로 거슬러 올라갈 수 있다”고 비엔나 대학의 공동 저자 크리스티안 쾨버를(Christian Köberl)은 설명했다."이것은 관찰된 산사태를 유발하는 일종의 액체와 같은 슬러지를 생성한다."

극한 육상 지역에서도 관찰 가능

이 과정은 남극 대륙의 건조한 계곡, 이스라엘의 사해, 아타카마 사막의 Salar de Pajonales를 포함해 지구상의 화성과 비슷한 풍경에서도 관찰할 수 있다. 거기에서도 소금이 지하 토양의 석고 또는 물과 상호 작용할 때 표면에 교란을 일으켜 붕괴 현상과 산사태를 일으킬 수 있다.

연구원들에 따르면, 화성의 수수께끼 같은 물결이 이 메커니즘에 의해 촉발될 가능성이 매우 높다. “이러한 발견은 또한 지구상의 지질학적 조사가 다른 지구와 같은 행성에 적용될 수 있다는 중요한 예이며 그 반대의 경우도 마찬가지다. 지질학적 과정은 태양계에서 가장 다양한 물체에서 유사한 방식으로 발생한다”고 Köberl은 말했다.
(Science Advances, 2021; doi : 10.1126 / sciadv.abe4459)

출처 : SETI Institute, Universität Wien

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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