(Figure 1. NASA's InSight lander is shown above with all of its different devices that have been used for scientific discovery. The SEIS (Seismic Experiment for the Interior Structure) seismometer is shown to the bottom left of the lander. Credit: Ikuo Katayama)
(Figure 2. A diagram showing how different seismic waves travel across Mars. Credit: Ikuo Katayama)
(Figure 3. A panel of figures showing how S-wave and P-wave velocities, the ratio of P-wave and S-wave velocity, and porosity change throughout the Martian subsurface. The diagram on the far right shows what these differences mean for each rock layer. Credit: Ikuo Katayama)
태양계 초기에는 화성에도 바다가 존재했던 것으로 생각되고 있습니다. 하지면 적어도 30억 년 전부터 화성은 지금처럼 춥고 건조한 행성이 됐습니다. 그렇다면 물은 과연 어디로 다 사라졌는지가 궁금할 수밖에 없는데, 과학자들은 산소와 수소로 분리된 후 우주로 탈출한 물 이외에 상당한 양의 물이 아마도 지각 어딘가에 얼음 상태로 숨어 있을 것으로 보고 있습니다. 또 이중 일부는 액체 상태로 존재할 수 있습니다.
일본 히로시마 대학의 쿠오 카타야마와 해양 지질역학 연구소의 유야 아카마츠 (kuo Katayama of Hiroshima University and Yuya Akamatsu of Research Institute for Marine Geodynamics)는 나사의 인사이트 탐사선의 지진파 데이터를 상세히 분석해 10km-20km 지하에 액체 상태의 물이 존재할 가능성을 찾아냈습니다.
화성은 지질학적으로 죽은 행성같아 보이지만, 운석 충돌이나 혹은 단층 활동에 의해 생각보다 많은 지진이 발생합니다. 인사이트의 지진파 측정기는 임무 종료 시점까지 거의 4년 동안 지진파 데이터를 수집했으며 최대 진도 5에 이르는 1319건의 지진파 데이터를 보내왔습니다.
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지진파는 P파와 S파가 있는데, S파는 물은 통과하지 못하고 P파는 밀도가 높은 물질을 더 빨리 통과합니다. 따라서 이를 분석하면 물이 풍부한 지층의 존재를 알아낼 수 있습니다. 연구팀은 P파와 S파를 인공적으로 만들어 다양한 시나리오에 맞춰 실험했습니다. 화성 지층의 10km-20km 깊이에서는 지진파의 속도가 갑자기 바뀌는 구간이 있는데, 화학적 구성의 변화나 구멍이 많은 다공성 층의 존재 등이 이유로 지목됐습니다. 물론 액체 상태의 물도 이유가 될 수 있습니다.
연구팀은 암석 샘플을 만들어 건조한 샘플, 습기가 많은 샘플, 그리고 얼어 있는 샘플에서 나오는 지진파를 측정했습니다. 그 결과 가장 가능성 높은 결론은 10-20km 위치에서 건조한 암석층이 물이 많은 암석층으로 바뀐다는 것입니다. 따라서 화성 지각 깊은 곳에 암석 균열 사이로 액체 상태의 물이 존재할 수 있습니다. 이 물은 지각 깊은 곳의 지열로 인해 액체 상태를 유지하는 것으로 보입니다.
물론 실제로 이 위치에 물이 존재해도 샘플을 확보하기 매우 힘든 것이 사실이지만, 화성 생명체가 아직도 존재한다면 가장 가능성 높은 장소가 될 수 있어 과학자들의 관심을 모으고 있습니다. 과연 한때 화성에 생명체가 있었고 아직도 그 일부가 땅속 깊은 곳에 숨어 있을지 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-03-seismic-clues-marsquakes-liquid-life.html
Ikuo Katayama et al, Seismic discontinuity in the Martian crust possibly caused by water-filled cracks, Geology (2024). DOI: 10.1130/G52369.1
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