NASA 탐사선 ‘Mars InSight’는 화성에 안착한 8번째 착륙 탐사선이다.
2018년 11월 26일에 도착했다. 지진계를 장착하고 있다. 화성의 냉각이 지진의 원인으로 추정.

화성 지진

"탐사선 InSight가 지진 확인, 이틀에 한 번 지진 발생, 자기장은 지구보다 10배 강해"

 

화성에는 실제로 지진이 활발하다.
NASA-화성탐사선 인사이트(InSight)가 보내온 최초의 포괄적인 데이터 분석을 통해 얻은 결론이다. 이에 따르면, 지진은 붉은 행성에서 평균적으로 매일 발생한다. 이러한 지진 충격으로 과학자들은 화성 내부 구조에 대한 초기 결론을 도출 할 수 있다. 자기장과 지구의 날씨에 대한 새로운 정보도 알게 됐다.

▲ 화성에있는 InSight 착륙 탐사선의 첫 한달, 지진을 확인했다 : 붉은 행성이 떨린다. © NASA / JPL

NASA 탐사선 ‘Mars InSight’는 이미 붉은 행성에 안착한 8번째 착륙 탐사선이다.
2018년 11월 26일에 도착했을 때 매우 특별한 임무가 시작되었다.
Mars InSight는 외계 행성의 지각을 깊이 파고 화성의 내면을 탐험하는 최초의 인공 장치다. 천문학자들은 여기서 오는 데이터로부터 흥미로운 질문에 대한 답을 기대하고 있다.
화성의 핵은 무엇으로 돼 있을까? 어떤 프로세스로 형성되었을까? 그리고 화성에 지진이 있을까? 이런 질문들이다.

최초의 포괄적인 데이터로 이제 분석이 가능해졌다.
몇몇 전문 잡지 기사에는, 연구원들이 화성에 착륙 탐사선의 첫 10개월 동안의 관측 내용을 보여주고 있다. 무엇보다도 데이터는 붉은 행성이 흔들리고 있다는 증거를 제공한다.
NASA 탐사선의 지진계는 이미 2019년 4월 약한 진동 신호를 기록 했다.
이것이 지진 활동의 지표였다. 이제는 추가 데이터만 평가하면 마지막 의심이 사라진다. 화성은 실제로 지진이 활발하다.

화성 지진은 달보다 더 활동적

취리히 공대(ETH)의 도미니코 지아르드니(Domenico Giardini)와 그의 동료들의 보고서에 따르면, Mars InSight는 2019년 2월부터 9월까지 화성에서 발생한 174개의 지진을 기록했다.
평균적으로 2일마다 1회 이상 지진이 발생한 것이다. 그 후 계속된 측정은 심지어 하루 평균 1개의 지진 사건이 있다는 것을 알려준다.

화성은 달에 이어 지구 주변에서 자연 지진이 발견된 두 번째 천체다.
붉은 행성은 달보다 전반적으로 훨씬 더 활동적인 것으로 보인다. 반대로 지진 활동은 역동적인 지구와는 견줄 수 없지만.

▲ Mars Probe InSight 지진계 : 진공 챔버와 절연 슬리브가 장비를 환경 영향으로부터 보호한다. © NASA / JPL-Caltech

지진 강도는 3과 4 사이의 크기

과학자들은, 지금까지 평가된 화성 지진을 두 가지 범주로 분류한다.
150개의 지진은 상대적으로 낮은 규모의 사건으로, 붉은 행성의 지각 내에 파동이 퍼져 사실상 그 안에 잡혀 있다.

반면에 24개의 다른 지진은 강도 3-4 사이의 크기로 더 강하고 행성 맨틀의 다른 깊이로 확장된다. 이러한 화성 지진은 독일의 슈바비나 유라(Swabian Jura) 남쪽 가장자리와 같은 대륙의 판 중간에서 반복적으로 발생하는 약한 지진에 해당한다. 이 크기의 발달은 측정 도구 없이도 가장 쉽게 감지된다.

들쭉날쭉한 지각

강력한 지진은 천문학자들이 화성의 내부 구조를 파악할 수 있는 정보를 제공한다.
"파동 운동에 기초하여 우리는 행성 내 지질층에 대한 결론을 도출 할 수 있다.“고 메릴랜드 대학교(University of Maryland)의 공동저자 베드란 레키츠(Vedran Lekic)가 설명한다.

과학자들은 구체적인 지진계의 데이터를 기반으로 다음과 같이 추정된다.
"달과 유사하게, 붉은 행성의 지각은 수 킬로미터 깊이까지 매우 들쭉날쭉 해 보인다.
그럼에도 불구하고, 지진 신호는 우리가 달에서 알고 있는 신호보다 지구에서 기록한 신호와 더 유사하다.”고 베를린의 독일 항공우주센터(DLR)의 마틴 크나프마이어(Martin Knapmeyer)는 말한다.

더 강한 지진을 기대

데이터 결과는 화성 지각에서 소량의 유체가 발견될 수 있음을 보여준다. 염분 액체가 가능하다. 또한, 파동의 전파가 하부 멘틀층과 비교해서 상부 맨틀에서 더 강하게 감쇄된다.

붉은 행성의 깊은 내부 정보를 알 수 있도록 연구자들은 더 강력한 화성 지진을 바라고 있다. 운이 좋으면 폭력적인 진동으로 촉발된 파동은 심지어 행성의 중심까지 침투해 내부 핵 구성에 대한 단서를 제공 할 수 있다.

Cerberus Fossae의 진원지

과학자들은 매우 의미 있는 신호를 두 차례 지진으로 얻었다. 이 신호로 지진의 진원을 확인할 수 있었다. 이곳은 인사이트 착륙 지점에서 약 1,600km 떨어진 체르베루스 포세(Cerberus Fossae) 지역과 가까운 곳에 위치한다. 화성 표면에서 거의 평행한 파열로 최근 과거의 화산 영향으로 인한 것일 수 있다.

이러한 이유로 천문학자들은 화성에서의 지진 활동은 적어도 부분적으로 화산 및 지각 과정에 의해 발생한다고 가정한다. 막스 플랑크 태양계 연구소의 울리히 크리스텐센(Ulrich Christensen)은 “지금까지 화성에서 냉각이 지진의 원인일 수 있다. 이전에 빛나던 뜨거운 화성이 점점 차가워지고 있다.”고 설명한다.

놀랍도록 강한 자기장

붉은 행성에 대한 다른 발견들도 놀랍다.
예를 들어, Elysium Planitia 평면의 착륙 지점에 있는 로컬 자기장은 화성 궤도의 관측에 의해 예측된 것보다 10배 더 강하다. 연구원들에 따르면, 행성 지각 내에 반경 150km 이내의 자화된 암석이 있어야 한다. 이미 화성은 지구와 같은 지구 자기장을 가지고 있었고, 약한 지역 자기장은 여전히 ​​화성의 유물로 존재한다는 것은 알려져 있었다.

InSight 는 최근 몇 달 동안 Red Planten의 대기와 날씨를 면밀히 모니터링했다.
무엇보다도 대기 중 압력 및 밀도 변동, 적외선 및 전류 소용돌이를 등록했다.
이는 예상보다 역동적이다.

화성의 날씨는?

연구원들이 발견한 바와 같이, 낮에는 상륙 장에서 온도 변화가 심하다.
“점심시간에 이 곳에서 가장 높이 떠오르는 태양은 표면의 미세한 모래를 영상, 얇은 대기층에서 10-20도로 차갑게 유지된다. 그러나 밤에는 기온이 섭씨 영하 90도 이하로 떨어졌다고 독일 항공우주센터의 닐스 뮐러(Nils Müller)가 보고했다.

낮에는 온도 상승의 결과로 상쾌한 바람과 오후에 쇠약 해지는 매우 특징적인 날씨 패턴이 나타난다. 과학자들은 작은 바람(소위 먼지 악마)를 지상에 등록하기까지 했다.
Lekic은 “이 데이터에 대한 가장 흥미로운 점은 다른 행성에서 전형적인 하루가 어떻게 보일지에 대한 아이디어를 제공한다는 것이다.”

이제 겨우 시작

앞으로 Mars InSight의 추가 데이터는 붉은 행성과 그 속성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것이다. "이러한 관측은 화성 내부와 지질 학적 역사에 관한 새로운 발견으로 이어질 것"이라고 "Nature Geoscience"저널의 개요 기사에서 파사데나(Pasadena)에 있는 California Institute of Technology의 브루스 바네르트(Bruce Banerdt)와 주변 연구원들은 결론 지었다.

우주선은 적어도 1년 동안 화성을 계속 관찰할 계획이다.
(Nature Geoscience, 2020; doi : 10.1038 / s41561-020-0544-y 및 doi : 10.1038 / s41561-020-0539-8)

참고 : Nature Press / 메릴랜드 대학교 / 독일 항공 우주 센터 /

          Max Planck Society / ETH 취리히

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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