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이웃집과학자

삭막해진 화성 “태양이 그랬어”

By 이웃집과학자

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출처포토리
태양이 그랬어

현재 화성의 표면은 차갑고 건조합니다. 화성의 대기는 얇아서 태양이 배출하는 방사능을 제대로 막지 못합니다. 화성 조사 결과를 종합ㆍ분석한 결과 과거에는 화성이 따뜻하고 촉촉했다고 합니다. 대기층도 두꺼웠다는 분석입니다.

화성의 환경을 삭막하게 바꾼 건 ‘태양’이라는 관측이 나왔습니다. NASA는 화성의 대기와 환경 변화를 관찰하는 임무 MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile Evolution)를 진행하고 있는데요. MAVEN 연구진은 과거 화성의 대기를 측정하기 위해 ‘중성가스 & 이온질량분석기(Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer)’와 큐리오시티(Curiosity) 탐사선이 수집한 화성의 토양을 이용했습니다.

연구 결과 태양풍과 태양 복사가 화성의 대기층을 벗겨내는 점을 확인했습니다. 수십 억년 전 화성은 생명이 살 수 있었던 환경으로 추정되지만 태양풍과 태양복사가 지속적으로 불어닥쳐 냉랭하고 말라붙은 세상으로 바꿔버렸다는 추론이 나옵니다.

MAVEN 선임 연구원 Bruce Jakosky는 보도자료를 통해 “과거 화성의 대기 대부분이 우주로 날아갔다는 것을 밝혀냈다”고 전했습니다. 그는 이어 “대기에 있던 아르곤(Argon)의 65%가 화성 밖으로 사라졌다”고 설명했습니다.

아르곤은 안정적인 ‘비활성 기체’입니다. 화학적으로 대단히 안정적입니다. 태양풍 같은 강력한 입자와 원자의 직접적인 충돌, 즉, ‘스퍼터링(sputtering)’ 이라는 물리적인 과정을 통해서만 본래 대기에 있던 아르곤을 우주로 날려 보낼 수 있습니다. 

연구진은 아르곤을 측정한 방법을 이용해서 손실된 다른 기체 성분의 양을 측정했습니다. 그 결과 과거 화성의 대기는 지구만큼 두꺼웠을 것이라고 추정했습니다. 그러나 지구와는 조금 다르게 주로 이산화탄소로 구성돼 있었을 거라고 합니다. 

화성을 황량한 사막처럼 만든 원인은 무엇일까

출처NASA
약해진 자기장, 대기 손실로 이어져

지구의 대기와 자기장은 태양풍의 영향으로부터 지구를 방어하는 역할을 합니다. 과거의 화성도 마찬가지로 행성 내부의 다이나모 효과(dynamo effect)로 만들어진 강력한 자기장을 가지고 있었을 겁니다. 그러나 시간이 지남에 따라 화성의 전체의 온도가 식어가면서 자기장을 잃게 됐다는 분석입니다.

Jakosky는 화성의 자기장 손실과 대기 손실을 엮어 설명했습니다. 그는 “화성 초기에 자기장이 있었지만 약 41억 년 전에 사라졌다”며 “지구와 마찬가지로 화성의 자기장이 대기를 태양풍으로부터 지켜줬을 것”이라고 말했습니다. 그는 이어서 “자기장이 사라져 태양풍을 막지 못하게 되고 대기의 손실이 진행되었다”고 설명했습니다.

연구진이 알아낸 것은 여기서 끝이 아니었습니다. Jakosky는 “과거 화성엔 흐르는 물이 존재했다”며 “두꺼운 대기가 물이 흐를만한 기온을 유지했지만 지금은 태양 때문에 대기가 사라져 물이 사라진 것”이라고 설명했습니다.

태양에 잡아 먹히는 행성 상상도

출처포토리아
생명체 살 만 했다

사람들이 가장 궁금해하는 점은 “화성에 생명체가 살았는가?”입니다. 액체 상태의 물은 생명의 필수요소이기 때문에 화성에 물이 흘렀던 흔적을 찾기 위한 임무가 여럿 수행되고 있죠.

아쉽게도 인류는 화성에 생명이 살았다는 완벽한 증거는 확보하지 못한 상황입니다. 만약 화성에 생명체가 있었다면 대기 중 이산화탄소 양이 많았기 때문에 화성에 생명체가 사는 데 도움을 줬을 것입니다.

Jakosky는 “두꺼운 이산화탄소 대기로 인해 흐르는 물이 존재하고 물 근처 표면에 생명이 살게 했을 것이라는 점”과 “풍부한 이산화탄소가 유기체에게 필요한 성분을 제공해 줬다는 점”을 짚으며 생명체가 있었을 가능성을 암시했습니다.

참조 :


How Mars Went From Warm and Wet to Cold and Dry (https://www.seeker.com)

NASA (http://www.nasa.gov)

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