화성에서 새로 발견한 고대 호수
화성에서 새로 발견한 고대 호수
  • 함예솔
  • 승인 2021.04.13 16:25
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브라운대학교(Brown University) 연구진들은 화성 초기 기후에 대한 단서를 밝힐 수 있는, 이전까지 알려지지 않았던 형태의 고대 분화구를 발견했습니다. ‘Planetary Science Journal’에 게재된 연구에 따르면 아직 명명되지 않은 분화구에는 몇 가지 혼란스러운 특징들이 있다고 하는데요.

 

이번 연구를 이끈 박사과정 학생인 벤 보트라이트(Ben Boatwright)에 따르면 분화구 바닥에는 고대 강바닥과 호수의 지질학적 증거가 분명 존재하지만 외부에서 분화구로 물이 유입될 수 있는 취수로(inlet channels)의 증거가 없으며 지하수 활동이 아래에서 솟을 수 있었다는 증거도 없습니다. 그렇다면 물은 어디서 왔을까요?

 

빙하에서 유출된 물

화성 분화구 바닥을 가로지르는 솟아오른 능선은 한 때 이 행성의 남쪽 고지를 뒤덮었던, 오랜기간 유실된 빙하의 유츌로 생긴 것 같다. 출처: NASA
화성 분화구 바닥을 가로지르는 솟아오른 능선은 한 때 이 행성의 남쪽 고지를 뒤덮었던, 오랜기간 유실된 빙하의 유츌로 생긴 것 같다. 출처: NASA

연구원들은 오랫동안 손실된 화성의 빙하에서 유출된 물이 이 시스템에 공급됐을 가능성이 높다고 결론지었는데요. 물은 빙하 꼭대기의 분화구로 흘러 들었고, 그것은 땅으로 직접 흘러 들어갔을 것이기 때문에 골짜기를 따라 흐르지 않았다는 걸 의미했습니다. 물은 결국 낮은 지대의 분화구 바닥으로 흘러 들어갔고 그곳에서 화성의 토양에 지질학적 흔적을 남겼습니다.

 

이 연구에서 설명된 호수의 종류는 NASA의 탐사선들이 현재 탐사를 하고 있는 게일(Gale)분화구나 예제로(Jezero)분화구에서와 같은 화성의 다른 분화구 호수들과는 확연히 다릅니다. 보트라이트(Ben Boatwright)는 “이것은 이전까지 화성에서 알려지지 않았던 유형의 수문학적 시스템”이라며 “지금까지 특징지어진 호수 시스템에서, 우리는 분화구 밖에서 배수가 일어나고 분화구 벽 구멍이나 경우에 따라서는 반대쪽에서 흘러나온다는 증거를 볼 수 있었다”고 말합니다. 이어 “하지만 그건 여기서 일어나고 있는 일이 아니다. 모든 것이 분화구 안에서 일어나고 있는데, 이는 이전에 특징지어진 것들과는 매우 다르다”고 설명합니다.

 

중요한 것은, 이 분화구가 화성의 초기 기후에 관한 중요한 단서를 제공한다는 점입니다. 화성의 기후는 한 때 오늘날 춥고 불모지의 모습과는 달리 더 따뜻하고 습했다는 사실에 대해서는 의심할 여지가 없습니다. 그러나 아직 밝혀지지 않은 부분은 화성이 수천 년 동안 지속적으로 물이 흐르는, 지구와 같은 기후를 가지고 있었는지, 아니면 대부분 춥고 얼음으로 뒤덮여 있었는데 잠시 동안 따뜻하고 얼음이 녹았던 시기가 있었는가 하는 겁니다.

 

보트라이트(Ben Boatwright)에 따르면 초기 화성의 기후 시뮬레이션은 기온이 영상으로 올라가는 경우는 거의 없다는 걸 암시하지만, 실제로 춥고 얼음에 뒤덮인 환경에 대한 지질학적 증거는 희박하다고 합니다. 고대 빙하의 새로운 증거가 이를 변화시킬 수 있습니다. 보트라이트(Ben Boatwright)는 “추위와 얼음의 시나리오는 대체로 이론적이었다. 대부분 기후모델에서 발생한다”고 말합니다. 이어 “하지만 우리가 여기서 보는 빙하의 증거는 이론과 관측 사이의 간극을 메우는데 도움이 될 것이다. 나는 이것이 여기에서 크게 시사하는 점이라고 생각한다”고 전합니다.

연구원들은 분화구 바닥 안에서 물이 흐르는 곳을 지도화하고 호수를 만들었다. 출처: Brown University
연구원들은 분화구 바닥 안에서 물이 흐르는 곳을 지도화하고 호수를 만들었다. 출처: Brown University

보트라이트(Ben Boatwright)는 NASA의 화성 정찰 궤도위성이 촬영한 고해상도 이미지를 이용해 분화구의 호수 시스템의 세부적은 특징들을 발견할 수 있습니다. 그 이미지들은 고대 강바닥의 특징인 역 하천 채널(inverted fluvial channels)이라 불리는 특징을 보여줍니다. 암석 표면을 가로질러 물이 흐를 때 그것은 침식되는 골짜기 안에 조립질(course-grained)의 퇴적물을 남길 수 있습니다. 이러한 퇴적물이 물과 상호작용할 때 그들은 주변 암석보다 더 단단한 광물을 형성할 수 있습니다. 수백 만년에 걸친 추가적인 침식이 주변 암석을 침식시키며 광물질을 함유한 수로는 풍경을 가로지르는 솟아오른 능선을 남기게 됐습니다. 이러한 특징은 퇴적물과 물가 주변의 특징과 함께 물이 흘러내리고 분화구 바닥에서 호수를 이뤘다는 걸 분명하게 보여줍니다.

 

그러나 물이 분화구 안으로 유입되는 취수로의 흔적도 없이 “이것들은 어떻게 여기로 왔을까?”라는 의문이 남습니다. 보트라이트는 연구교수인 짐 헤드(Jim Head)와 이에 대한 답을 찾기 위해 연구를 진행했는데요. 연구진은 분화구에서 지하수 시스템에 의해 형성되는 수로가 부족했기 때문에 지하수 활동은 배제했습니다. 이러한 수로는 일반적인 분화구에서 관측되는 역방향 수로의 조밀하고 갈라지는 망과는 완전히 반대인 짧고 뭉툭한, 지류가 많지 않은 수로로 나타납니다. 분화구 벽을 자세히 조사한 결과 분화구 벽 쪽에서 위쪽을 향한 일련의 능선들도 발견됐는데요. 그 특징은 빙하가 끝나는 곳에 형성된 능선과 일치하며 암석 파편의 더미를 퇴적시킵니다. 종합해보자면 그 증거는 빙하 공급 시스템을 가리키는 증거라고 연구원들은 결론을 내렸습니다.  

지형도에는 물이 고인 능선(어두운 노란색)과 뭉리 고인 저지대(흰색)이 표시돼 있다. 출처:
지형도에는 물이 고인 능선(어두운 노란색)과 뭉리 고인 저지대(흰색)이 표시돼 있다. 출처: Brown University

이후 연구는 이 분화구만이 이러한 종류의 것이 아니란 걸 보여줬는요. 이번 달 ‘Lunar and Planetary Science Conference’에서 관련 특징을 가진 것으로 보이는 40개 이상의 분화구를 추가적으로 공개하는 연구를 발표했습니다. 헤드는 이러한 새로운 발견은 초기 화성의 기후를 이해하는데 매우 중요할 수 있다고 말합니다.  

 

“우리는 초기 화성이 춥고, 얼음으로 뒤덮여 있었다는 걸 말해주는 모델들을 가지고 있다. 그리고 이제 우리는 그것과 함께 강력한 지질학적 증거도 가지게 됐다”며 “그 뿐만 아니라 이 분화구는 우리가 이 가설을 실험하기 위해 더 많은 증거를 찾기 시작하는데 필요한 기준을 제공하고 있다”고 전했습니다.


##참고자료##

 


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