화성에서 '오아시스' 발견
화성에서 '오아시스' 발견
  • 함예솔
  • 승인 2019.10.13 08:35
  • 조회수 3911
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큐리오시티호 셀카~ 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS
큐리오시티호 셀카. 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS

35억년 전 화성은 어떤 모습이었을까요? 과학자들은 늘 화성의 과거 모습을 궁금해하는데요. NASA의 화성탐사로봇 큐리오시티호(Curiosity)가 화성의 고대에 존재하던 오아시스의 존재를 발견했습니다. 미 항공우주국 NASA의 화성탐사로봇 큐리오시티호(Curiosity)는 지난 2012년 화성에 착륙했습니다.

 

큐리오시티호의 주된 임무는 화성이 생명체가 살기 적합한 곳인지 파악하는 일입니다. 그러던 중 2018년 3월 큐리오시티호는 게일 분화구로부터 5km 떨어진 샤프산(Mount Sharp)으로 가는 길에 산 내부의 지질 정보를 조사했습니다. 그 과정에서 과거 지하수 유출로 만들어진 것으로 보이는 충적 선상지를 발견하기도 했습니다.

화성의 게일 분화구(Gale Crater)는 폭이 154km에 달합니다. 위 영상을 보고 상상해보세요. 게일 분화구 바닥 곳곳에 산재된 연못들을 말입니다. 물이 분화구의 벽을 뒤덮고 아래까지 차올랐을 겁니다. 그렇게 수로가 넘치고 이후 건조해졌겠죠. 이 순환은 아마도 수백만 년 동안 수 없이 반복됐을 겁니다.

 

이는 <Nature Geoscience>에 게재된 연구에서 큐리오시티호 과학자들이 묘사해놓은 내용입니다. 저자들은 큐리오시티호가 발견한 염분이 풍부한 암석은 호수가 존재했다는 증거가 된다고 하는데요. 이곳은 물이 넘쳤다가 건조되는 과정을 반복한 얕고 염분이 많은 호수였을 겁니다. 염분(salts)을 포함한 광물질(mineral)은 대기 상태와 호수 안의 수화학(water chemistry)을 파악할 수 있는 일차적인 추적물질이 됩니다. 이 퇴적물은 화성의 환경이 침윤한 사막에서 오늘날의 추운 사막으로 바뀌면서 기후변화에 의해 만들어진 수위표(watermark)역할을 합니다.

 

과학자들은 이 변화가 얼마나 오래 걸렸는지 그리고 정확히 언제 발생했는지 알고 싶어합니다. 최근 단서는 큐리오시티가 더 건조한 환경에서 형성되는 황산염(sulfate) 광물이 포함된, 퇴적물 지역으로 향하면서 발견됐습니다. 이는 큐리오시티가 산 아래에서 발견한 담수호의 증거는 확연한 차이를 보입니다. 

샤프산(Mount Sharp). 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS
큐리오시티호가 바라본 샤프산(Mount Sharp). 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS

화성의 역사를 담고 있는 샤프산

 

게일 분화구(Gale Crater)는 과거 거대한 충돌로 만들어졌습니다. 물과 바람에 의해 운반된 침전물은 분화구 바닥에 층층히 채워졌습니다. 침전물이 단단하게 굳어진 후 바람은 적층된 암석을 깎아 샤프산(Mount Sharp)을 만들었습니다. 그리고 오늘날 큐리오시티가 오르고 있는 산은 바로 이 샤프산이죠.

 

침식 때문에 산 비탈에 드러난 각 층은 화성의 역사의 각기 다른 시대를 드러내며 당시의 환경이 어땠는지 알려줍니다. 본 연구의 주요저자인 캘리포니아 공과대학 William Rapin은 "게일 분화구는 화성 변화의 독특한 기록을 간직하고 있다. 우리는 게일 분화구로 갔다"며 "언제 그리고 얼마나 오랫동안 화성의 지표에 미생물이 살 수 있었을까? 이 행성의 기후가 언제 어떻게 진화하기 시작했는지 이해하는 건 또 다른 퍼즐의 한 조각"이라고 말했습니다. 

'Old Soaker'라 불리는 곳에 건열(mud crack). 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS
'Old Soaker'라 불리는 곳에 건열(mud crack). 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS

연구팀은 큐리오시티가 2017년 방문했던 'Sutton Island'는 150m 높이의 퇴적암 구간에서 발견된 염분(salts)을 설명했는데요. 'Old Soaker'라 불리는 곳에 건열(mud crack)들이 연속적으로 발생했기 때문에 연구팀은 이미 그 지역이 간헐적으로 건조한 기간이 있었을 거라고 생각했습니다.

 

그러나 Sutton Island에서 발견된 염분은 이곳에 염분이 높은 물이 존재했다는 걸 암시합니다. 전형적으로 호수가 완전히 마르게 되면 순수한 소금 결정이 무더기로 남습니다. 그러나 Sutton Island 염분은 달랐습니다. 이 염분은 식탁염(table salt)이 아니라 무기염(mineral salts)이었는데요. 이는 이 염분이 퇴적물에 섞여 물이 있는 환경에서 결정화됐다는 걸 암시합니다. 아마도 염분이 높은 물로 가득찼던 얕은 호수에서 증발이 일어났던 걸로 추측됩니다.  

Sutton Island. 출처: ASU Knowledge Enterprise Development (KED), Michael Northrop
Sutton Island. 출처: ASU Knowledge Enterprise Development (KED), Michael Northrop

지구와 화성 초기 모습이 비슷했다는 점을 감안할 때 William Rapin은 남아메리카 대륙 알티플라노(Altiplano)에 위치한 염호(saline lakes)와 비슷하다고 추측했습니다. 산에서 이 건조하고 고도가 높은 고원으로 흐르는 강과 하천은 화성의 고대 게일 분화구와 비슷한 닫힌 분지로 이어집니다. 알티플라노의 염호는 게일 분화구와 비슷한 방식으로 기후의 영향을 많이 받는다고 합니다.  William Rapin은 "건조기에 알티플라노 호수는 더 얕아지고 일부는 완전히 마를 수 있다"며  "이 호수 주변에 식물이 없다는 사실이 이 호수를 더 화성처럼 보이게 만들기도 한다"고 전했습니다. 

 

화성의 건조 징후


Sutton Island에서 발견한 염분이 풍부한 암석은 큐리오시티호 연구팀이 화성의 기후가 어떻게 변했는지 분석하기 위해 사용하고 있는 단서 중 하나일 뿐입니다. 2012년부터 시작된 큐리오시티호의 여정 전체를 살펴본 결과 연구팀은 화성의 오랜 기간 습했다가 건조해지는 기후를 반복하는 주기를 보게됩니다. NASA의 제트추진연구소의 큐리오시티호 프로젝트의 과학자인 Ashwin Vasavada은 "샤프산을 오를 때 우리는 습한 배경에서 건조한 배경으로 변화하는 전반적인 추세를 본다"며 "그러나 이러한 경향성은 반드시 선형적으로 발생하진 않았다"고 밝혔는데요. Sutton Island에서 보는 것처럼 건조한 시기 그 다음에 습한 시기가 이어지는 등 큐리오시티호가 오늘날 탐구 중인 클레이 베어릴 유닛(clay-bearing unit)에서 보는 것과 같이 환경 변화의 추세가 혼재했습니다. 

clay-bearing unit. 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS
clay-bearing unit. 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS

지금까지 큐리오시티호는 호수 바닥에 부드럽게 퇴적된 평평한 침전물 층을 많이 보았습니다. 연구팀원 중 테네시대학교에서 퇴적층 연구를 하는 Chris Fedo는 큐리오시티호가 현재 강한 바람에 노출되는 지역이나 흐르는 하천과 같은 고에너지 환경에서만 형성될 수 있는 거대한 암석 구조를 가로질러 달리고 있다고 말했습니다. 바람이나 흐르는 물은 침전물을 점차 경사진 층으로 쌓이게 만드는데요. 이 퇴적물이 암석으로 굳어지면 지난해 여름 큐리오시티가 조사한 'Teal Ridge'와 유사한 거대한 구조를 형성합니다. Chris Fedo는 "경사진 층을 찾는 건 큰 변화를 의미한다"며 "이곳에서 풍경은 더 이상 물 속에 완전히 잠겨있지 않다"고 말합니다. 

Teal Ridge. 출처: NASA, JPL-Caltech, MSSS, Curiosity Mars Rover
Teal Ridge. 출처: NASA, JPL-Caltech, MSSS, Curiosity Mars Rover

큐리오시티호는 이미 황산염이 포함된 퇴적암 유닛에서 더 많이 기울어진 층을 발견했습니다. 연구팀은 앞으로 몇년 내에 이곳에 가서 다양한 암석 구조들을 조사할 계획입니다. 만약 오랫동안 지속되는 건조한 환경에서 만들어졌다면 이는 클레이 베어릴 유닛(clay-bearing unit)이 그 중간 단계일 것이란 걸 의미합니다. 즉, 게일 분화구의 물이 풍부했던 역사에서 다른 시대로 넘어가는 관문을 보여줄 전망입니다. Chris Fedo는 "클레이 베어릴 유닛(clay-bearing unit)에서 바람이나 강물에 의해 퇴적됐는지 여부는 아직 말할 수 없지만 그 이전이나 혹은 이후의 퇴적물들과는 확실이 다르다고 말할 수는 있다"고 전했습니다. 

 


##참고자료##

 


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