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태양계 이야기 909 - 인사이트가 들여다본 화성의 내부


 

(Artist's impression of the internal structure of Mars. Credit: © IPGP / David Ducros)



 프랑스, 독일, 스위스, 미국 여러 기관의 과학자들이 나사 인사이트 탐사선의 지진계인 Very Broad Band SEIS 데이터를 분석해 처음으로 화성 내부 구조에 대한 상세한 연구 결과를 발표했습니다. 인사이트호가 직접 지진파를 측정하기 전 화성 내부 구조는 실제 관측이 아닌 이론적 추정에 의존할 수밖에 없었습니다. 내부를 파악할 수 있는 지진파 데이터가 없었기 때문입니다. 그러나 지난 몇 년 간 인사이트가 측정한 지진파 덕분에 과학자들은 화성의 핵이 정확하게 반지름 1830km 정도라는 사실을 확인했습니다. 



 이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/222281444073



 인사이트 지진파를 분석한 과학자들은 세 편의 논문을 저널 사이언스에 발표해 연구 성과를 공개했습니다. 화성은 지구 같은 판구조가 없고 활발한 화산 활동도 없어 지질학적으로는 조용한 행성입니다. 하지만 그렇다고 해도 지진이 발생하지 않는 것은 아닙니다. SEIS는 화성에서 500개의 지진파를 검출했습니다. 대부분은 매우 미약한 지진파이지만, 진도 2-4 정도의 비교적 강한 지진파도 일부 존재했습니다. 지진파가 생성되는 이유는 지각의 갈라짐과 단층 활동 등이 원인으로 생각됩니다. 



 쾰른 대학의 브리지테 크나프마이어-엔드런 박사 (Dr. Brigitte Knapmeyer-Endrun at the University of Cologne's Institute of Geology and Mineralogy)가 이끄는 연구팀은 지진파의 이동 속도를 통해 화성 지각이 몇 개의 층으로 구성되어 있다는 사실을 확인했습니다. 가장 상부 층은 지표에서 8(+/-2)km 깊이에 있으며 20 (+/-5)km 깊이까지 두 번째 층이 있었습니다. 그리고 어쩌면 깊이 39 (+/-8)km 깊이에 세 번째 층이 있을 수도 있습니다. 화성 자체는 지구보다 작지만, 지각의 두께는 지구의 대륙판과 비교해서 결코 얇지 않은 셈입니다. 



 다만 이것이 인사이트가 착륙한 주변의 특징인지 아니면 전체적인 지각 형태가 그런 것인지는 알 수 없습니다. 지구의 지진파 측정은 매우 여러 장소에서 동시에 이뤄지기 때문에 지구 지각 전체의 모습을 파악할 수 있고 세 곳 이상에서 측정한 지진파 데이터를 종합해 더 자신 있게 이야기할 수 있지만, 인사이트는 단 한 곳에서만 약한 지진파를 측정했기 때문입니다. 여러 장소에서 동시에 지진파를 측정해 더 많은 데이터를 수집하는 건 미래 화성 탐사의 목표가 될 것입니다. 



 한편 지각 아래에 있는 맨틀은 핵까지 대략 800km 이하 더 아래까지 존재하는 것으로 보입니다. 지구의 맨틀과 마찬가지로 상부는 500km 정도까지 비교적 단단한 고체 상태고 그 아래는 유동성 있는 액체 상태로 여겨집니다. 핵은 생각보다 밀도가 낮아 아마도 니켈과 철 이외에 다른 가벼운 물질이 섞인 액체 상태로 생각됩니다. 



 인사이트의 화성 지진파 탐사는 화성에 대한 많은 답을 보여줬지만, 아직 풀리지 않은 의문들이 많습니다. 화성 내부 구조에 대한 연구는 이제 시작이고 앞으로 많은 후속 관측과 연구가 진행되어야 할 것입니다. 




 참고 



https://phys.org/news/2021-07-insight-mission-mars-unveiled.html


https://phys.org/news/2021-07-scientists-mars-crustal-thickness.html



B. Knapmeyer-Endrun at University of Cologne in Bergisch Gladbach, Germany el al., "Thickness and structure of the martian crust from InSight seismic data," Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abf8966

S.C. Stähler el al., "Seismic detection of the Martian core," Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abi7730


A. Khan el al., "Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data," Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abf2966


S. Cottaar el al., "The interior of Mars is revealed," Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abj8914

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