(Martian spring involves lots of cracking ice, which led to this 66-foot-wide (20-meter-wide) chunk of carbon dioxide frost captured in freefall by the HiRISE camera aboard NASA's Mars Reconnaissance Orbiter in 2015. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
(As light shines through carbon dioxide ice on Mars, it heats up its bottom layers, which, rather than melting into a liquid, turn into gas. The buildup gas eventually results in explosive geysers that toss dark fans of debris on to the surface. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
(Sometimes, after carbon dioxide geysers have erupted from ice-covered areas on Mars, they leave scour marks on the surface. When the ice is all gone by summer, these long scour marks look like the legs of giant spiders. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
(As temperatures rise, powerful winds kick up that carve deep troughs into the ice cap of Mars' north pole. Some of these troughs are as long as California, and give the Martian north pole its trademark swirls. This image was captured by NASA's now-inactive Mars Global Surveyor. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
(Surrounded by frost, these Martian dunes in Mars' northern hemisphere were captured from above by NASA's Mars Reconnaissance Orbiter using its HiRISE camera on Sept. 8, 2022. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
화성에도 새해는 찾아옵니다. 다만 지구 날짜로 따지면 1년이 687일이기 때문에 지구와는 시작되는 시기가 좀 다릅니다. 과학자들은 봄이 시작되는 시가를 화성의 첫 해로 잡는데 2024년 11월이 여기에 해당됐습니다. 정확히는 지구 시간으로 11월 12일입니다.
봄이 시작되면 얼음이 녹고 다시 새싹이 나는 것이 지구의 모습이지만, 화성이 모습은 다릅니다. 가장 큰 차이는 희박한 수증기보다 훨씬 흔한 물질인 이산화탄소가 기화하기 시작한다는 것입니다. 화성의 낮은 기압 때문에 물도 액체 상태로 존재하기보다는 얼음과 수증기 둘 중 하나로 존재하는 일이 많은 화성에서 봄의 풍경을 바꾸는 것은 물이 아닌 이산화탄소의 기화입니다.
2005년부터 상세히 관측해온 MRO (Mars Reconnaissance Orbiter)는 화성의 봄을 여러 번 관측해 왔습니다. 덕분에 나사의 과학자들은 화성 새해마다 어떤 변화를 겪는지 상세한 데이터를 얻었습니다.
(It's a new year on Mars, and while New Year's means winter in Earth's northern hemisphere, it's the start of spring in the same region of the Red Planet. And that means ice is thawing, leading to all sorts of interesting things. JPL research scientist Serina Diniega explains. Credit: NASA/JPL-Caltech)
화성에 봄이 오면 드라이아이스는 얼음이 녹듯 평화롭게 사라지는 것이 아니라 일부는 폭발하는 양상을 보입니다. 얼음층 아래나 혹은 모래 밑에 갇혀 있다가 갑자기 폭발하는 것입니다. 이로 인해 화성 고위도 지역에서는 폭발하는 이산화탄소 가스와 함께 그 흔적이 표면에 남습니다. 대표적인 것은 마치 검은 스프레이를 뿌려 놓은 것 같은 흔적들로 가스 폭발 시 나왔던 모래와 내부 물질이 표면에 한쪽 방향으로 뿌려진 잔해입니다. 경우에 따라서는 얼음이 갈라지면서 균열과 그 안에 드라이아이스층이 보이기도 합니다. (사진 참조)
또 다른 특이한 모습은 거미 같은 자국입니다. 이 자국은 내부의 이산화탄소가 기화한 후 그 자리가 비워지면서 남은 흔적으로 이해되고 있습니다. 나사의 과학자들은 실험실에서 같은 형태를 재현해 그 사실을 확인했습니다.
화성의 대기 밀도는 지구의 1%이지만, 화성 표면의 고운 모래 같은 입자인 레골리스를 들어 올리기에 충분한 힘을 가지고 있습니다. 그리고 지구의 사구처럼 움직이는 형태를 보여주기도 합니다. 하지만 이 과정은 겨울에는 멈추게 됩니다. 드라이아이스에 의해 표면이 얼어 움직이지 못하기 때문입니다. 그러다가 봄이 되면 다시 드라이아이스가 사리지면서 사구 (Dune)이 움직이는 특이한 변화를 보여줍니다. 이 역시 화성에서만 볼 수 있는 모습입니다.
화성은 건조하고 추운 행성으로면 여겨지지만, 과학자들은 이곳에서 생각보다 많은 계절의 변화를 확인했습니다. 지구처럼 뚜렷하지 않을진 모르지만, 이산화탄소에 의해 변하는 계절이 지구 못지 않게 흥미로운 행성이 바로 화성입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-12-avalanches-icy-explosions-dunes-nasa.html
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