(The simplified surface energy balance for early Mars showing the decrease in surface temperature with increasing amounts of surface ice. The resultant increase in surface reflectivity is represented by a widening blue arrow. Credit: Ramirez and Craddock (2018), Nature Geoscience)
과학자들은 고대 화성 표면에 액체 상태의 물이 존재했다고 믿고 있습니다. 현재는 춥고 건조할 뿐만 아니라 공기 밀도도 낮아 잠시라도 액체 상태의 물이 존재하기 힘들지만, 화성 표면에 있는 말라붙은 강과 호수의 흔적을 달리 설명할 방법이 없기 때문입니다. 여기에 큐리오시티를 비롯한 여러 화성 로버의 관측 결과 역시 이와 같은 주장을 뒷받침하고 있습니다.
하지만 이에 대한 반론도 존재합니다. 화성 자체가 지구보다 태양에서 멀기 때문에 태양 에너지 역시 적을 뿐 아니라 수십 억년 전에는 태양도 지금보다 어두웠기 때문입니다. 그리고 물이 흘렀던 것으로 보이는 지형 가운데 일부는 사실 빙하의 흔적일지도 모릅니다.
도쿄 공업 대학의 람세스 라미레즈 (Ramses Ramirez from the Earth-Life Science Institute (Tokyo Institute of Technology, Japan))와 스미스소니언 연구소의 로버트 크래독 Robert Craddock from the National Air and Space Museum's Center for Earth and Planetary Studies (Smithsonian Institution, U.S.) 화성 표면 지형 데이터와 시뮬레이션을 통해 고대 화성 기후를 복원했습니다.
그 결과 초기 화성 기후는 얼음만 존재하는 추운 기후일 가능성은 낮은 것으로 나타났습니다. 연구팀은 당시 화산 활동이 활발한 경우 이산화탄소나 메탄가스 같은 온실가스의 농도가 높아 액체 상태의 물이 존재할 수 있다고 추정했습니다. 동시에 당시 지형에서 대규모 빙하의 흔적도 발견되지 않았다는 점도 같이 지적 했습니다. 하지만 시뮬레이션 결과는 당시 비가 많이 내리는 환경은 아니라는 점을 시사했습니다.
연구팀에 의하면 초기 화성의 전반적인 기후는 온화하지만 건조한 편으로 가끔 비가 오는 반건조 혹은 건조 기후였을 가능성이 가장 높습니다. 평균 강수량은 연간 10cm 정도에 불과한 것으로 나타났습니다. 물론 지구와 마찬가지로 당시 화성의 기후 역시 지역과 위도에 따른 차이가 컸을 것입니다. 연구팀은 미래에 더 복잡하고 정교한 모델을 통해서 연구를 계속할 계획입니다
개인적으로는 화성의 작은 크기를 생각하면 지구 보다 기후 변화가 극단적일 가능성이 크다고 생각합니다. 지구보다 빨리 기온이 올라가거나 내려가면서 경우에 따라 막대한 양의 얼음이 녹아 대홍수에 따른 거대한 지형을 남겼을 것입니다. 다만 화성의 정확한 과거를 알기 위해서는 화성 샘플 리턴은 물론이고 유인 탐사까지 이뤄져야 할 것으로 생각합니다.
참고
Ramses M. Ramirez et al, The geological and climatological case for a warmer and wetter early Mars, Nature Geoscience (2018). DOI: 10.1038/s41561-018-0093-9
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