기본 콘텐츠로 건너뛰기

태양계 이야기 748 - 화성의 물 순환 주기를 밝히다


(Billions of years ago, Mars could have looked like this with an ocean covering part of its surface. Credit: NASA/GSFC)

(Vertical distribution of water vapor on Mars during the course of a Mars year, here shown at 3 am local time. Only when it is summer on the southern hemisphere can water vapor reach higher atmospheric layers. Credit: GPL, Shaposhnikov et al.: Seasonal „Water“ Pump in the Atmosphere of Mars: Vertical Transport to the Thermosphere)


 과거 화성은 큰 바다와 강이 있던 물의 행성이었습니다. 하지만 옅은 대기와 약한 중력으로 인해 현재 표면에는 액체 상태의 물을 보기 어려운 상태입니다.  화성은 초기에 지닌 물의 80%를 잃어버린 것으로 생각되며 표면에 남은 물은 대부분 빙하의 형태로 존재하고 있습니다. 그리고 여기서 매우 소량의 수증기가 나와 대기 중에 기체 상태로 존재합니다. 


 흥미로운 사실은 아직도 화성 대기 상층에서 물이 빠져나가고 있다는 것입니다. 소량의 수증기가 대기 상층으로 올라가면 태양 에너지에 의해 수소와 OH 기로 분리된 후 수소 이온이 우주로 빠져나가게 됩니다. 독일과 러시아의 과학자들은 시뮬레이션을 통해 이 과정을 설명할 수 있는 모델을 만들었습니다. 


 연구팀에 따르면 화성에서 물이 빠져나가는 과정은 아무때나 일어나는 것이 아니라 특정한 위치와 특정한 시기에만 가능합니다. 이유는 화성의 기온이 낮고 공전궤도가 지구보다 더 이심률이 큰 타원이기 때문입니다. 이로 인해 남반구 여름은 북반구의 여름보다 더 기온이 높습니다. 따라서 2년 주기로 남반구의 여름이 되면 남극 빙관에서 수증기가 방출되어 대기 중으로 퍼지게 됩니다. 이 시기에 차가운 대기 중간층을 뚫고 수증기가 대기 상층부로 올라가 우주로 탈출하는 것입니다. (두 번째 사진) 


 물론 모두 탈출에 성공하는 것은 아니며 상당수의 수증기는 다시 얼어 가까운 극지방에 얼음의 형태로 보관되게 됩니다. 하지만 또 다른 요인에 의해 물이 탈출할 기회가 늘어나는 경우가 있습니다. 바로 화성의 모래 폭풍입니다. 먼지 입자가 태양열을 흡수해 수증기에 전달하면 중간의 차가운 공기층을 통과해 대기 상층부로 올라갈 가능성이 높아집니다. 


 화성이 지금처럼 춥고 건조한 행성이 된 것은 태양에서 먼 거리와 상대적으로 작은 크기 때문일 것입니다. 하지만 그렇다고 해서 물이 없는 것도 아닙니다. 화성의 물은 과학자들에게 매우 흥미로운 주제로 앞으로도 많은 연구가 이뤄질 것입니다. 


 참고 


Dmitry S. Shaposhnikov et al. Seasonal Water "Pump" in the Atmosphere of Mars: Vertical Transport to the Thermosphere, Geophysical Research Letters (2019). DOI: 10.1029/2019GL082839




댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...