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- 300미터 깊이까지 하층토는 20% 미만의 얼음을 포함
- 지진파가 심토에서 전파되는 속도는 암석의 유형과 암석 구멍을 채우는 물질에 따라 달라
- 중위도에서는 표면 얼음이 없지만 광대한 지하수 얼음 퇴적물은 있을 수 있다.

화성: 적도에서 깊은 곳까지 건조
화성 탐사선은 적도 하층토에서 얼음이나 수분을 함유한 광물을 거의 발견하지 못함

꽤 건조한 상태:
화성의 지하에는 예상보다 적은 양의 물과 얼음이 있을 것이다. 적어도 적도 근처에서는. 이것은 NASA의 Mars InSight 착륙선의 지진 데이터에 의해 표시된다. 이에 따르면 300미터 깊이까지 하층토는 20% 미만의 얼음을 포함하고 점토, 석고 또는 방해석과 같은 수분을 함유한 시멘트와 유사한 광물을 거의 포함하지 않는다. 대신 화성 지각은 연구원들이 보고한 대로 다소 건조하고 다공성이다. 따라서 이것은 미래의 화성 식민지를 위한 좋은 위치가 아닐 것이다. 

▲ Elysia Planitia 평야는 화성 적도 바로 북쪽에 있으며 지하에서도 얼음이나 함수 광물이 거의 존재하지 않는다. © NASA/JPL-Caltech

화성에서 한때 생명에 충분한 물이 있었던 곳은 어디일까?

미래의 화성 식민지는 어디에서 물을 찾을 수 있을까? 붉은 행성의 극지방에 두꺼운 얼음층이 있다는 것은 이미 알려져 있다. 그러나 그곳은 매우 춥고 오랫동안 어둡다. 반면에 중위도에서는 표면 얼음이 없지만 광대한 지하수 얼음 퇴적물은 있을 수 있다. Utopia Planitia와 Arcadia Planitia를 포함한 일부 지역에서는 이 얼음이 표면 바로 아래에 있다.

얼음 지표로서의 지진 데이터

화성의 가장 따뜻하고 아마도 한때 가장 살기 좋은 지역인 적도대에 있는 얼음은 어떨까? 샌디에이고에 있는 캘리포니아 대학의 Vashan Wright와 그의 동료들은 이제 NASA의 Mars InSight 착륙선의 데이터를 사용하여 이것을 조사했다. 그것은 Elysium Planitia 평야의 서쪽 가장자리에 있는 화성 적도 바로 북쪽에 있다. 연구를 위해 연구원들은 탐사선의 지진계로 포착한 지진 데이터를 평가했다.

지진파가 심토에서 전파되는 속도는 그 성질에 대해 무엇인가를 드러낸다.
과학자들은 "속도는 암석의 유형과 암석 구멍을 채우는 물질에 따라 달라진다"고 설명했다. 따라서 물리적 모델의 도움으로 하층토에 얼음이 얼마나 존재하는지 결정할 수 있을 뿐만 아니라 느슨한 다공성인지 또는 점토, 석고 또는 방해석과 같은 수분 함유 시멘트 유사 광물이 우세한지 여부도 결정할 수 있다.

▲ MarsInSight 착륙선의 지진계 데이터는 하층토의 수분 함량에 대한 정보를 제공할 수 있다. © NASA/JPL-Caltech

건조하고 다공성이며 얼음이 거의 없음

결과:
"우리는 화성의 지각이 약하고 다공성임을 발견했다. 퇴적물은 단단하게 굳어진 상태가 아니다”고 Wright는 보고했다. 따라서, 심토는 폐쇄되고 함께 접착된 퇴적물보다 입상 물질로 더 많이 구성된다. 이것은 이 지역에 한때 물이 거의 없었거나 최소한 미네랄 형태로 결합된 물이 거의 없었음을 시사한다고 과학자들은 설명했다.

물 얼음의 상황은 유사하게 열악하다. "바위 구멍에 물 얼음이 없거나 거의 없다"고 Wright는 말했다. 데이터에 따르면 화성 지각의 맨 위 300미터에는 20% 미만의 얼음이 있으며 물이나 얼음으로 포화된 층이 없을 가능성이 높다. "그것은 거기에 작은 얼음 결정이나 얼음 알갱이가 있을 가능성을 배제하지 않는다"고 연구원은 말했다. 그러나 이 형태로 더 많은 양의 얼음은 있을 것 같지 않다.

탐색은 계속된다.

전반적으로 이러한 결과는 붉은 행성의 적도 지역이 다소 건조함을 시사한다.
따라서 적어도 Elysium Planitia는 화성 식민지에 덜 적합할 뿐만 아니라 생명체 또는 생명체의 흔적을 찾는 데에도 적합하지 않을 것이다. 그러나 적도 부근의 다른 지역에서는 다르게 보일 가능성이 있다. 예를 들어, 화성의 적도 남쪽에 있는 게일 분화구에서 화성 탐사선 큐리오시티(Curiosity)는 이전에 담수호와 풍부한 점토 광물의 증거를 발견했다.

행성 연구자들에게 이것은 다음을 의미한다. 아직 해야 할 일이 많다. Wright의 동료인 Michael Manga는 "우리 모델은 이 위도에 얼어붙은 땅과 대수층도 있을 것으로 예측한다"고 말했다. 그러나 지금까지 표면 아래에 있는 층의 특성에 대한 현장의 프로브 또는 로버로부터의 측정 데이터는 거의 없다. Mars InSight의 시추 시도는 드릴이 심토 깊숙이 침투할 수 없었기 때문에 실패했다. 앞으로는 여기에서 미션이 필요하다.
(Geophysical Research Letters, 2022; doi: 10.1029/2022GL099250)
출처: 캘리포니아 대학교 샌디에이고

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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