(Perspective view of the South Polar Cap of Mars using Viking imagery draped over topography from the Mars Orbiter Laser Altimeter. White ice is residual carbon dioxide cap that resides on top of and protects the much thicker CO2 glaciers. The surrounding terrain is composed of red dust that overlies the mountains in the background and the 4 kilometer thick H2O ice cap that supports the CO2 glaciers. Credit: NASA data visualized using JMARS.)
(Top down view of the largest carbon dioxide glacier on the south polar cap of Mars. Dark lanes are the basin boundaries that confine the glaciers, 40 kilometers wide. Arcuate topographic depressions are the signature of crevasses at the top of the glacier. Credit: NASA/MSSS.)
화성의 양 극지방에는 두꺼운 물과 이산화탄소의 빙하가 형성되어 있습니다. 물론 지구의 빙하와 비교하면 질량은 작지만, 화성의 작은 크기를 생각하면 적지 않은 양의 이산화탄소와 물을 저장하고 있어 화성 기후에 많은 영향을 미칩니다. 과학자들은 화성에도 빙하기와 간빙기가 있어 빙하가 확대와 축소를 되풀이했다고 생각하고 있습니다. 현재의 극지방 보다 더 저위도 지역에서 빙하가 흘렀던 빙하 지형이 관측되기 때문입니다.
행성 과학 연구소의 과학자인 아이작 스미스 (Planetary Science Institute Research Scientist Isaac Smith)는 화성 관측 탐사선이 보내온 남극 지형도와 나사의 빙상 및 해수면 시스템 모델 (Ice Sheet and Sea-Level System Model)을 이용해 화성 남극의 이산화탄소 빙하 (드라이아이스 빙하)의 분포와 형태를 분석하고 흐름을 추정했습니다.
지구에서 물의 빙하가 흐른 지형은 매우 흔하고 잘 연구되어 있습니다. 하지만 지구에는 존재할 수 없는 드라이아이스 빙하의 흐름 속도에 대해서는 전혀 아는 바가 없습니다. 화성의 드라이아스 빙하는 잘 얼거나 승화 (고체에서 바로 대기 중 이산화탄소로 바뀜)하기 때문에 화성 남극 기온에서는 거의 영구적인 얼음이나 다름 없는 물의 얼음 위에 얇은 층으로 존재합니다. 그리고 -78.5 °C에서 기체로 승화하기 때문에 지구의 물의 빙하와 유사하게 계절에 따라 질량이 변하는 특징이 있습니다.
연구팀에 따르면 이 드라이아이스 빙하는 화성에서 물의 빙하보다 100배 빨리 움직입니다. 화성 표면 중력은 지구의 1/3 수준이지만, 드라이아이스 빙하는 빠르게 흘러 낮은 지역에서 두께가 1km에 달하는 것으로 추정됩니다. 가장 큰 빙하는 너비 40km에 길이가 200km로 지구의 거대 빙하와 견줄 수 있는 수준입니다.
연구팀은 남극의 드라이아이스 빙하가 생성된 것이 60만년 전부터로 40만년 전에는 최대 정점을 이뤘다고 현재는 감소한 상태라고 분석했습니다. 드라이아이스 빙하는 승화와 얼기를 반복하면서 화성의 모래와 함께 자전에 의한 독특한 무늬를 만듭니다. 따라서 표면은 상당히 불안정할 가능성이 높아 쉽게 탐사선을 보낼 수 없었습니다. 이번 연구 역시 지상에서 직접 조사한 게 아니라 상당수 추정에 의존할 수밖에 없습니다.
좀 더 많은 정보를 얻기 위해서는 드라이아이스 얼음 지형 위에서 움직일 수 있는 신개념 탐사선을 보내야 할 것입니다. 썰매 형태나 무한 궤도 형태의 탐사선이 필요할지도 모르겠다는 생각입니다. 과학자들이 어떤 창의적인 해법을 들고 나올지 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2022-04-carbon-dioxide-glaciers-mars-south.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Martian_polar_ice_caps
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