태양계 이야기 906 - 화성 남극의 호수는 사실 진흙층?

 (The bright white region of this image shows the icy cap that covers Mars’ south pole, composed of frozen water and frozen carbon dioxide. Credit: ESA/DLR/FU Berlin/Bill Dunford)

 과학자에게 가장 흥분되는 순간은 새로운 발견을 했을 때와 자신의 주장이 학계에서 열띤 논쟁과 화제를 불러일으킬 때 일 것입니다. 최근 화성 남극에서 빙하 아래 호수의 증거를 확인했다는 주장 역시 과학계에서 논쟁을 불러일으키면서 학자들 사이의 갑론을박이 이어지고 있습니다. 

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 애리조나 주립 대학의 아디티아 쿨러 (Aditya Khuller of Arizona State University's School of Earth and Space Exploration)와 나사 제트 추진 연구소 (JPL)의 제프리 플라웃 (Jeffrey Plaut of NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL))는 마스 익스프레스가 관측한 화성 남극의 강한 레이더 반사가 반드시 빙하 아래 호수를 의미하지는 않는다는 주장을 저널 Geophysical Research Letters에 발표했습니다. 

 연구팀은 마스 오딧세이 다음으로 오랜 시간 동안 화성을 관측한 마스 익스프레스의 MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) 데이터를 독립적으로 분석해 밝은 레이더 반사 신호를 일으킬 수 있는 여러 가지 가능성을 검증했습니다. 

 지표 아래로 투과하는 레이더는 물질의 종류와 상태에 따라 반사도가 달라지는데, 액체 상태의 물질이 있으면 반사도가 높아집니다. 따라서 반사도가 특히 높은 지역은 액체 상태의 물을 의심할 수 있습니다. 하지만 연구팀은 빙하 아래 있는 진흙 상태의 지층이나 금속이 풍부한 미네랄 등 여러 가지 대안이 있을 수 있다고 주장했습니다. 

 이런 주장의 배경은 액체 상태의 물이 존재하기에는 너무 낮은 온도입니다. 예를 들어 영하 63도인 상황에는 매우 특수한 경우가 아니라면 액체 상태의 물이 존재할 수 없습니다. 과염소산염 (perchlorates) 같은 일부 물질이 물의 어느 점을 이 정도까지 낮추긴 하지만, 이런 물질이 화성 빙하 아래 대량으로 생성된 이유는 석연치 않습니다. 

 다만 실제로 온도가 낮지 않을 가능성도 있습니다. 바로 화산이나 온천 같은 강한 열원이 있다면 남극이나 아이슬란드에서 볼 수 있듯이 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 것입니다. 다만 연구팀은 최근 화성에서 활발한 화산 활동의 증거를 찾지 못했고 호수가 의심되는 지역이 너무 많아 가능성이 낮다고 보고 있습니다. 

 결국 이 논쟁에 대한 결론은 실제 이 지점을 드릴로 뚫고 내부를 탐사해봐야 알 수 있습니다. 언제가 될지는 모르지만, 결국 인류가 화성의 남극 빙하를 직접 탐사하는 날이 올 것으로 생각합니다. 

 참고 

Aditya R. Khuller et al, Characteristics of the Basal Interface of the Martian South Polar Layered Deposits, Geophysical Research Letters (2021). DOI: 10.1029/2021GL093631

C. J. Bierson et al, Strong MARSIS Radar Reflections from the Base of Martian South Polar Cap may be due to Conductive Ice or Minerals, Geophysical Research Letters (2021). DOI: 10.1029/2021GL093880

Michael M. Sori et al, Water on Mars, With a Grain of Salt: Local Heat Anomalies Are Required for Basal Melting of Ice at the South Pole Today, Geophysical Research Letters (2019). DOI: 10.1029/2018GL080985

https://phys.org/news/2021-07-lakes-mars-south-pole-muddy.html