Translate

2015년 3월 6일 금요일

태양계 이야기 335 - 고대 화성에 있던 바다의 크기는 ?



(고대 화성에 존재했던 바다의 상상도. NASA scientists have determined that a primitive ocean on Mars held more water than Earth's Arctic Ocean and that the Red Planet has lost 87 percent of that water to space. Credit: NASA/GSFC)
​ 과학자들은 현재까지 연구 결과를 토대로 화성이 수십억년전에 지금보다 훨씬 따뜻하고 물을 많이 가진 환경이었다고 판단하고 있었습니다. 하지만 구체적으로 얼마나 많은 물이 존재했는지에 대해서는 이견이 있어왔습니다.
​ 나사의 고다드 우주 비행 센터의 제로니모 빌라뉴에바(Geronimo Villanueva, a scientist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt)와 그의 동료들은 지상 망원경의 관측 데이터를 토대로 과거 화성에 있던 바다의 크기를 추정했습니다. 이들의 추정에 따르면 현재 양 극지방에 있는 빙하의 양은 본래 있던 물의 양의 13%에 불과할 것이라고 합니다.




 (동영상) ​
 연구팀은 화성의 초창기 무렵에 있었던 물의 양을 측정하기 위해서 다음과 같은 방법을 이용했습니다. 물은 한 개의 산소 원자와 두 개의 수소 원자로 이뤄져있습니다. 수소는 대개 한 개의 양성자만을 가지고 있지만 한 개의 양성자와 한 개의 중성자로 구성된 동위원소인 중수소도 일정 비율 존재합니다. 그런데 화성이 물을 잃는 과정에서 가벼운 수소는 쉽게 사라지는 반면 무거운 동위원소인 중수소는 쉽게 사라지지 않습니다.
 결국 시간이 지나면 중수소의 농도는 높아지게 되는데, 화성이 대부분의 물을 우주를 통해 잃어버렸다는 가설이 옳다면 (화성의 낮은 중력과 자기장이 거의 없는 주변 환경 때문에 증발된 물은 대기 중에서 산소와 수소로 분해된 다음 태양풍에 의해 우주로 빠져나가게 됨) 이 비율을 측정해서 본래 있었던 물의 양을 추정할 수 있습니다.
 이 작업을 위해서 지상에서 가장 강력한 망원경 3개가 동원되었습니다. 유럽 남방 천문대의 VLT, 하와이의 켁 망원경, 그리고 나사의 적외선 망원경이 그것입니다. 이들의 연구 데이터를 통해서 과학자들은 현재 화성에 있는 수소 가운데 중수소의 비율을 추정할 수 있습니다.
 그 결과 과거 화성 역사의 초창기에는 화성 표면을 평균 450피트(137m) 두께로 덮을 수 있을 만큼의 물이 있었다는 결론에 도달할 수 있었습니다. 하지만 실제로는 화성은 북반구가 지대가 낮고 남반구는 높기 때문에 지구와는 반대로 물이 대부분 북반구에 모여 바다를 형성하게 됩니다. 이 바다의 면적은 화성 전체 면적의 19% 에 달하는 수준으로 그 양은 2000만 입방 킬로미터, 최대 심도는 1.6km에 달했을 것으로 추정됩니다.
 화성에서 물이 사라지게 된 시점은 대략 37억년전 쯤으로 여겨져 왔습니다. 이 시점은 가장 오래된 지구 생명체의 흔적보다 좀 더 오래되었습니다. 과연 바다가 있었던 시기에 화성에서 생명체가 탄생할 수 있었는지는 아직까지 우리가 알지 못하는 부분입니다. 바다가 있었던 행성에서 과연 생명체의 탄생은 필연일까요? 그리고 생명체의 탄생에는 얼마나 많은 시간이 필요했을까요?
 이 질문에 대한 결정적인 해답을 화성이 쥐고 있습니다. 화성에서 고대 생명활동의 증거가 발견된다면 우리는 위의 질문에 대해서 자신있게 답변이 가능하지만, 반대로 발견하지 못한 경우에는 어느 쪽으로도 쉽게 결론을 내리기 어려울 것입니다. 앞으로의 연구가 더 필요한 이유입니다.

 참고
Journal Reference:
  1. G. L. Villanueva, M. J. Mumma, R. E. Novak, H. U. Käufl, P. Hartogh, T. Encrenaz, A. Tokunaga, A. Khayat, M. D. Smith.Strong water isotopic anomalies in the martian atmosphere: Probing current and ancient reservoirsScience, 2015 DOI:10.1126/science.aaa3630

  ​
    ​

댓글 없음:

댓글 쓰기