화성 초기 물 존재, 화산 흔적으로 입증

화성의 탄생 초기엔 물이 넘쳤고 대기 밀도도 오늘날에 비해 최소한 20배 이상 높았음이 화산 흔적을 통해 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 6일 보도했다.

미국 조지아공대 과학자들은 화성의 고대 화산 폭발과 표면 관찰이라는 두 가지 자료를 통해 이런 사실을 밝혀냈다고 지구물리학연구지 최신호에 발표했다.

화성의 대기 밀도는 지구에 비해 1%도 안 되기 때문에 화성 표면에 물이 존재하지 못한다.

그러나 화성의 초기에 물이 존재했을 가능성이 여러 연구를 통해 점점 더 강력하게 제기되면서 학자들은 화성의 대기 밀도에 관한 연구에 박차를 가하고 있다.

연구진은 "대기압은 화성 표면 지형의 대부분을 형성하는데 큰 역할을 했을 것이다.

화성의 기후와 지표수의 물리적 상태, 그리고 생명체 존재 가능성 등은 모두 대기 상태의 영향을 받았다"고 지적했다.

이들은 약 35억년 전 화산 폭발 때 대기층으로 분출됐던 암석 조각들을 고대 대기 연구의 1차 도구로 사용했다. 암석 조각들은 화산 퇴적층에 내려 앉으면서 움푹 꺼진 탄낭구조(bomb sag)를 형성하고 굳어 같은 위치에서 함께 발견되기 때문이다.

연구진이 두번째로 사용한 도구는 지난 2007년 화성 표면의 바로 이런 지형에 착륙한 탐사 로봇 스피릿의 관찰 자료였다.

스피릿은 `홈 플레이트'로 명명된 곳에서 이런 탄낭구조의 크기와 깊이, 형태 등을 파악하기에 충분한 분량의 자료를 수집해 전송해 왔다.

연구진은 스피릿이 발견한 것과 같은 크기의 알갱이들을 이용해 각기 다른 상태의 모래밭에 탄낭구조를 만드는 실험을 했다.

이들은 유리와 암석, 강철 등 다양한 물질 입자들을 각기 다른 속도로 건조상태, 축축한 상태, 물로 포화상태가 된 모래 밭에 쏘아서 생긴 탄낭구조들을 실제 화성에서 관찰된 것들과 비교했다.

그 결과 입자의 유형과 관계없이 물로 포화상태가 된 모래밭에서는 실제 화성의 탄낭구조와 같은 형태의 충돌 구덩이들이 끝없이 생기는 것으로 나타났다.

연구진은 또 입자 방출 속도를 달리하는 실험을 통해 화산의 탄낭구조와 같은 깊이의 구멍을 만들기 위해서는 입자가 초속 40m 이하의 속도로 모래밭에 충돌해야 한다는 결론을 얻었다.

이는 화성의 대기에서 물질이 이런 속도로 통과하기 위해서는 대기압이 현재의 조건보다 최소한 20배나 커야 한다는 것, 즉 초기 화성의 대기 밀도는 지금보다 최소한 20배 높았음을 의미하는 것이다.

연구진은 "우리의 연구는 화성이 한때나마 물이 많고 대기 밀도도 지금보다 훨씬 높았던 행성이었을 것이라는 최근의 다른 연구들과 맥을 같이 하는 것"이라고 강조했다.