화성 초기 기후, 간헐적으로 따뜻했을 것
화성 초기 기후, 간헐적으로 따뜻했을 것
  • 함예솔
  • 승인 2021.03.11 17:30
  • 조회수 753
  • 댓글 0
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고대 화성은 따뜻하고 습한 상태였지만, 이는 간헐적으로만 나타났을 것이란 연구가 나왔습니다. ‘Nature Geoscience’에 게재된 연구에 따르면 고대 화성은 화산과 운석으로부터 파생된 온실가스의 유입으로 인해 주기적으로 따뜻했지만, 중간 기간 동안에는 비교적 추운 기온이 유지됐다고 합니다. 이는 화성에 출현했었을지도 모를 모든 미생물 형태의 생명체에게 도전과 기회를 제공했을지도 모릅니다. 

춥고 건조한 환경의 오늘날 화성(왼)과 물이 풍부하고 두꺼운 대기를 가지고 있던 과거의 화성(오). 출처: NASA’s Goddard Space Flight Center
춥고 건조한 환경의 오늘날 화성(왼)과 물이 풍부하고 두꺼운 대기를 가지고 있던 과거의 화성(오). 출처: NASA’s Goddard Space Flight Center

고대 화성의 진짜 모습은?!

 

오늘날 화성 표면은 바삭 말라있지만, 수 십 억년 전에는 액체 상태의 물이 화성 표면을 가로질러 흘렀을 것으로 추정됩니다. 하천 수로가 기록돼 있고 여러 분화구에는 고대 호수의 바닥이 숨겨져 있습니다. 현재 NASA의 큐리오시티 로버와 퍼서비어런스 로버가 탐사하고 있는 게일(Gale) 분화구와 예제로(Jezero) 분화구에도 고대 호수의 흔적이 숨겨져 있죠. 

퍼서비어런스 착륙지인 예제로 분화구에서 채취한 샘플은 화성에서 생명체 징후 가능성과 생명체가 존재하는 동안 기후변화를 밝히는데 도움이 될 것이다. 출처: NASA/JPL-Caltech/MSS/JHU-APL
퍼서비어런스 착륙지인 예제로 분화구에서 채취한 샘플은 화성에서 생명체 징후 가능성과 생명체가 존재하는 동안 기후변화를 밝히는데 도움이 될 것이다. 출처: NASA/JPL-Caltech/MSS/JHU-APL

하지만 고대 화성의 모습이 실제로 어떠했는지에 대해서는 여전히 불분명하고, 상당한 과학적 논쟁의 대상이 되고 있습니다. 

 

이번 연구를 이끈 하버드 대학교(Harvard University)의 Robin Wordsworth에 따르면 화성 지질학과 대기 진화 모델을 양립시키기 위해서는 설명되어야 할 주요한 과제가 남아있다고 합니다. 왜냐하면 화성 지질학은 과거 지표면의 액체상태의 물이 가끔씩 발생했다는 사실과 더불어 지구화학적 증거가 습한 상태에서 건조기로의 느리고, 간헐적인 변이를 보여주기 때문입니다. 또한 더욱 산화된 지표면의 상태를 특징적으로 보여주기 때문인데요.  

 

화성은 과거, 계속해서 따뜻하고 습했을까요? 아니면 항상 춥게 유지되다가 산발적으로 따뜻한 기간이 지속되며 일시적으로 물이 흘렀던 걸까요? 

 

따뜻한 화성, 그리 오래 가지 못했다 

 

연구에 따르면 차가운 화성을 따뜻하게 하기 위해서는 극적인 사건들이 필요했고, 따뜻한 화성은 그리 오래가지 못했던 것으로 보입니다. 이번 연구의 공동저자인 연구는 뉴욕주립대학교 스토닉브룩캠퍼스의 Joel Hurowitz는 “화성은 화산이나 유성체 충돌에서 파생돼 들어온 기체들로 대기 구성이 변했을 때 간헐적으로 따뜻해졌다”며 “이 따뜻한 기간동안 지표에 물이 흘렀고 강과 호수가 만들어졌으며 우리가 화성에 물이 있었다는 것과 연관되는 암석이나 광물들을 형성하게 했다”고 전합니다. 

화성에 있던 호수는 어디로 갔을까? 출처 : 포토리아
화성에 있던 호수는 어디로 갔을까? 출처 : fotolia

이번 연구에서는 화성의 새로운 기후 모델을 제시하는데요. 이 모델에서는 화성의 대기 중으로 온실가스를 쏟아놓는 화산 폭발의 영향, 수소가 대기로부터 우주로 빠져나가는 사건 등 다양한 요인들을 고려합니다. 태양풍에 의해 대기에서 탈출한 수소는 화성이 자기장을 잃은 이후 급격히 증가했습니다. 약 37억년 전까지만 해도 두꺼웠던 화성 대기는 현재 지구 대기의 1%에 불과합니다. 화성 표면에 존재하던 강과 호수의 시대 역시 끝나게 됐습니다. 이 연구는 화성의 생명체가 살았을 가능성에 대해서도 다시 생각하게 만드는데요. 예를들어 이 연구에 따르면 습윤했던 화성의 연간 평균기온은 이 당시에도 영하 33도를 밑돌고 여전히 추웠음을 시사합니다. 

고대 화성의 화산은 격렬했던 것으로 보인다. 빨간색과 노란색은 분지를 나타내는데 주변에 비해 더 높은 고도를 가지고 있다는 것을 보여준다. 파란색과 회색은 더 낮은 고도를 보여준다. (왼), 어두운 부분은 비교적 젊은 물질이라는 것을 보여준다. (오) 출처: NASA/JPL/Goddard (left) and ESA (right)
고대 화성의 화산은 격렬했던 것으로 보인다. 빨간색과 노란색은 분지를 나타내는데 주변에 비해 더 높은 고도를 가지고 있다는 것을 보여준다. 파란색과 회색은 더 낮은 고도를 보여준다. (왼), 어두운 부분은 비교적 젊은 물질이라는 것을 보여준다. (오) 출처: NASA/JPL/Goddard (left) and ESA (right)

Robin Wordsworth는 “여기서 제시된 화성 환경의 역동적인 역사는, 생물발성 이전의 생물화학(prebiotic chemistry) 유리한 환원 환경의 따뜻하고 습한 기간 동안 생명체가 출현할 수 있는 기회를 제공한다”며 “하지만 또한 주로 춥고 건조한 산화환경이 빈번히 발생하고 길게 이어지며 지표면에 생명체는 지속되기 어려웠을 것”이라고 설명합니다. 

 

연구진에 따르면 이 모델에 따르면 화성 대기에 산소가 일시적으로 축적됐을 수 있다고 예측하는데요. 큐리오시티 탐사선이 게일 분화구에서 관찰한 망간 산화물 등 산화된 광물들이 발생한 이유에 대해 설명해줍니다. 산소는 생명지표로 외계 행성의 대기에서 탐색할 수 있는 생명체 가능성의 징후입니다. 하지만 연구진의 모델에 따르면 화성의 역사 중기에는 생명체의 존재를 필요로 하지 않고도 비교적 산소가 풍부한 대기가 있었다는 것을 보여주기 때문에 외계행성 대기에서 산소 기체만 검출했을 때 상황에 따라서는 생명체에 대한 ‘허위 양성’을 보여주는 것일 수 있습니다. 연구진에 따르면 생물발성 이전의 생물화학은 높은 산화환경에서 발생하지 않기 때문에 이 연구는 생명체가 초기 화성에서 발생하고 지속될 수 있었던 시기와 장소에 제약을 가할 수 있다고 합니다. 



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