수십 억 년 전 물이 풍부한 시기의 화성의 상상도. NASA/GSFC |
화성은 춥고 건조한 사막 행성이다. 이산화탄소의 얼음인 드라이아이스와 약간의 물이 덮고 있는 남극과 북극 일부 지역을 제외하고는 지구의 사막처럼 온통 먼지와 모래, 그리고 바위와 암석만 존재하는 죽음의 행성이다. 하지만 과학자들은 화성 역시 초기에 바다를 이룰 만큼 많은 물이 있었다는 증거를 다수 발견했다. 대체 그 많은 물은 지금 어디로 사라졌을까?
과학자들은 이 질문에 대해 일부 해답을 찾아냈다. 화성은 지구처럼 강한 자기장과 중력이 없기 때문에 수증기가 태양 에너지에 의해 쉽게 산소와 수소로 분리된다. 그리고 수소는 가벼워서 우주로 쉽게 달아날 수 있다. 이런 일이 수십억 년 동안 지속되면 점점 건조해질 수밖에 없다. 하지만 이 과정 이전에 화성의 기후가 갑자기 추워지면서 상당수 물이 얼음 형태로 지각에 갇혀 있을 것으로 추정된다. 다만 정확히 어디에 얼마나 존재하는지는 아직 미스터리로 남아 있다.
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화성 탐사선 인사이트. NASA |
일본 히로시마 대학 쿠오 카타야마와 해양 지질역학 연구소의 유야 아카마츠는 미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 인사이트의 지진파 데이터를 분석해 화성 땅속 깊숙한 곳에 물이 존재하는지 조사했다. 화성은 지질학적으로 조용한 행성 같지만, 인사이트는 4년 동안 1500건이 넘는 지진파를 검출했다. 운석 충돌에 의한 지진파와 단층 활동에 의한 지진파 등 다양한 요소에 의해 화성에도 수많은 지진이 발생했기 때문이다.
지진파에는 P파와 S파가 있는 데 각기 속도가 다르고 액체에서 전파되는 정도가 차이가 있어 이를 분석하면 중간에 액체 상태의 물질이 존재하는지 확인할 수 있다. 다만 물 이외에 다양한 가능성을 배제하기 위해 연구팀은 실험실에서 모의 환경을 만들고 인공 지진파를 만들어 데이터 분석 결과를 검증하고 비교했다.
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화성 지진파를 감지하는 인사이트. kuo Katayama |
건조한 암석 샘플, 습기가 많은 암석 샘플, 그리고 얼음이 존재하는 암석 샘플에서 나오는 지진파를 비교한 결과 가장 가능성 높은 결론은 10~20㎞ 위치에서 건조한 암석층이 물이 많은 암석층으로 바뀌는 경우였다. 따라서 이 위치에 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 가장 높은 것으로 나타났다. 화성 표면은 춥지만 지각 내부는 지열로 인해 온도가 높아 액체 상태의 물이 존재할 수 있다.
물론 이것만으로는 물이나 생명체 존재 가능성을 장담할 순 없다. 더구나 너무 깊은 위치에 있어 현실적으로 샘플을 채취해 연구를 진행하기도 쉽지 않다. 하지만 지구와 마찬가지로 지각 내부의 물이 지열에 의해 위로 치솟아 오를 경우 비교적 얕은 곳에서 채취가 가능할지도 모른다. 만약 그런 곳이 존재한다면 미래 화성 개척에 필요한 물을 공급할 수 있을 뿐 아니라 만에 하나라도 있을지 모르는 화성 생명체의 단서를 찾을 수 있는 장소가 될 것이다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
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