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태양계 이야기 174 - 큐리오시티가 발견한 화성의 물



(지난 2012 년 10월 31 일 셀카를 찍은 큐리오시티 로버. Sol 84 (화성일 84 일째) 이며 몇개의 사진을 합성해 셀카를 완성함.  On Sol 84 (Oct. 31, 2012), NASA's Curiosity rover used the Mars Hand Lens Imager (MAHLI) to capture this set of 55 high-resolution images, which were stitched together to create this full-color self-portrait of the rover at "Rocknest." (Credit: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems) )  


 저널 Science 에 큐리오시티가 발견한 화성의 물에 대한 논문이 발표되었습니다. 그런데 재미있는 것은 이 물이 발견된 시점이 최근이 아니라 1 년 쯤 전 화성 표면에서 첫 토양 샘플을 검사했을 때라는 점입니다. 지난 2012 년 8월 6일 게일 크레이터 안쪽에 착륙한 큐리오시티에는 SAM (Sample Analysis at Mars) 라는 장치가 탑재되어 있습니다.


 이름대로 샘플을 분석하는 임무를 맡은 이 장비는 로버가 채취한 화성 표면 토양의 분자와 원소들을 분석해서 화성 토양의 화학적 구성은 물론 물의 존재와 생명체 존재의 간접적 증거를 탐사하는 임무를 띄고 있습니다. SAM 에는
   
  - Quadrupole Mass Spectrometer (QMS) : 대기 중 혹은 샘플에서 나오는 가스 성분의 물질을 분석하는 스펙트로미터

 - Gas Chromatograph (GC) : 가스 형태의 분자들을 서로 분리하는 가스 크로마토그래프

 - Tunable Laser Spectrometer (TLS) : 이산화탄소 (CO2) 와 메탄 (CH4) 에 들어있는 산소와 탄소 동위원소의 비율을 측정해서 이것이 지질 화학적 기원인지 생물학적 기원인지를 감별하는 장치


 의 세가지 장비가 탑재되어 있습니다.


(SAM 유닛의 실제 모습   Credit : NASA/JPL-Caltech )


  sample manipulation system (SMS) 를 이용해서 시료 (토양 등) 을 채취하면 이 시료는 섭씨 1000 까지 가열됩니다. 여기서 증발하는 분자들을 분석하면 그 구성을 알아낼 수 있습니다. '첫술 부터 배부르랴' 라는 속담과는 달리 연구팀에 의하면 큐리오시티 로버는 첫술 (혹은 첫삽) 부터 물의 존재를 찾아냈습니다. 로버가 Rocknest 지역에서 얻은 토양 및 먼지 샘플은 표층에 형성된 먼지와 토양층으로 여기에는 탄소, 산소, 염소 등의 원소들이 포함되어 있습니다. 그리고 소량이지만 물의 존재도 확인되었습니다.  


 연구의 공저자인 레신 (Leshin) 에 의하면 화성 표토의 토양의 2% 는 물로 구성되어 있다고 합니다. 이는 생각보다 많은 양의 물이며 과학적으로도 매우 흥미로운 연구 대상입니다. 물론 이를 순수한 물로 분리하는 일은 매우 에너지가 많이 들고 어려운 일이지만 사막 행성이라는 느낌을 주는 화성의 흙에 생각보다 많은 물이 들어 있다는 사실은 놀랍습니다. 


 SAM 샘플 분석 연구에 의하면 화성 표토에 있는 유기물은 생물학적인 기원이 아니라 표층에서 받은 방사선 등에 의한 무기적인 방식으로 생겨난 것일 가능성이 높으며 그 양도 적습니다. 다만 현존하는 화성의 표토에서 생명체의 존재를 밝힐 가능성은 낮기 때문에 이는 크게 실망스러운 일이라곤 말하기 힘들 것 같습니다.


 화성의 토양에 존재하는 물은 사실 소량이고 쉽게 추출할 수 있는 형태라곤 할 수 없습니다. 하지만 미래 화성 유인탐사나 개발에서 이를 추출해서 사용할 수 있다면 소량이라도 큰 의미가 있지 않을까 하는 생각입니다. 아예 물을 구할 수 없어서 지구에서 가져와야 하는 경우와 현지에서 조달이 가능한 것은 천치 차이니까요. 더구나 양극 지방도 아니고 어디서 쉽게 구할 수 있는 토양에서 조달이 가능하다면 더욱 그럴 것입니다. 따라서 이 소식은 미래 화성 유인 화성탐사에 매우 큰 의의가 있는 이야기라고 생각됩니다.



 참고 

 
Journal Reference:

  1. L. A. Leshin et al. Volatile, Isotope, and Organic Analysis of Martian Fines with the Mars Curiosity Rover.Science, 2013; 341 (6153): 1238937 DOI: 10.1126/science.1238937







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