(An infrared image reveals strange bright streaks extending from Santa Fe crater on Mars. Researchers suggest the streaks were caused by tornado-force winds created by the impact that formed the crater. Credit: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)
(The streaks are often associated with smaller craters that were already in place when the larger crater was formed. The raised ridges of the preexisting craters disturb the flow of the vapor plume, which causes vortices to form and scour the ground. Credit: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)
고대 화성에 거대한 소행성이 충돌한 후 주변으로 강력한 토네이도가 발생했습니다. 물론 그 순간을 직접 관측하지는 못하지만, 대신 과학자들은 그 순간을 재구성해서 그 때 발생한 일을 알아 낼 수 있습니다. 나사의 관측 데이터를 이용해서 브라운 대학의 피터 슐츠 (Brown University geologist Peter Schultz)와 그의 동료들은 당시 일어났던 일을 재구성했습니다.
관측 대상은 화성의 산타 페 (Santa Fe) 크레이터로 다소 독특한 방법으로 관측이 이뤄졌습니다. 나사의 마스 오디세이 탐사선에 탑재된 THEMIS 관측 기기를 이용해서 야간에 적외선 관측을 진행해 과거 거대 폭발 파면과 토네이도가 남긴 흔적을 관측한 것입니다.
연구팀에 따르면 당시 충돌시 발생한 강력한 에너지에 의해 표면 물질이 증발하면서 초음속 강풍이 발생했고 크고 작은 암석 파편이 사방으로 방출되었습니다. 그 과정에서 기존에 있던 크레이터와 주변 구조물에 여러 흔적이 남게 됩니다. 연구팀은 보통 상황에서는 존재하지 않는 F8 규모의 토네이도가 표면을 휩쓸고 지나가면서 방사선으로 사방으로 펼쳐지는 흔적을 남겼다고 보고 있습니다. 슐츠는 이 과정을 재현하기 위해서 시속 15000마일의 속도로 물체를 충돌시키는 실험을 진행했습니다.
충돌시 발생하는 초음속 토네이도는 충돌 크레이터 주변 20km 이상 범위에 영향을 미쳤으며 지구처럼 다양한 기상활동과 식물의 존재가 없는 화성 표면에 오랜 세월 사라지지 않는 흔적을 남겼다고 합니다. 연구팀은 이 충돌이 혜성처럼 아주 빠르게 충돌한 천체가 남긴 흔적이라고 보고 있습니다.
아마도 지구에도 이런 비슷한 일이 종종 발생했을 것입니다. 6,600만년 전 지구 생명체의 대부분을 멸종시킨 소행성 충돌이 그런 사례일 것입니다. 하지만 바다와 활발한 지질활동이 일어나는 지구에서는 이런 흔적이 장기간 보존되지 않습니다. 그래서 한동안 원인이 된 칙술루브 크레이터를 찾는데 애를 먹었습니다.
과학자들은 화성 표면을 연구하므로써 지구에서는 좀처럼 확인하기 어려운 소행성/혜성 충돌의 과정을 연구함과 동시에 얼마나 자주 이런 일이 발생하는 지 알아낼 수 있습니다.
참고
Peter H. Schultz et al, Impact-generated winds on Mars, Icarus (2017). DOI: 10.1016/j.icarus.2017.03.029
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