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이웃집과학자

화성 로드 트립

By 이웃집과학자

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큐리오시티호 셀카~

출처NASA / JPL-Caltech / MSSS

NASA의 화성탐사로봇 큐리오시티, 화성을 탐험하며 그동안 화성의 다양한 모습들을 보내왔는데요. NASA에 따르면 이번 여름 내내, 큐리오시티는 약 1.6km 지형을 가로질러 로드트립을 떠날 예정이라고 합니다. 여행이 끝날 무렵, 큐리오시티는 약 5km 높이의 산이 있는 지역까지 올라갈 예정입니다. 이곳은 2014년부터 탐사해오던 곳으로, 고대 미생물이 존재할 수 있었던 환경이었는지 여부를 탐사할 예정입니다.


그 유명한 게일 분화구와 샤프산

화성의 게일 분화구(Gale Crater)는 폭이 154km에 달하는데요. 게일 분화구(Gale Crater)는 과거 거대한 충돌로 만들어졌습니다. 물과 바람에 의해 운반된 침전물은 분화구 바닥에 층층히 채워졌습니다. 침전물이 단단하게 굳어진 후 바람은 적층된 암석을 깎아 샤프산(Mount Sharp)을 만들었습니다. 큐리오시티가 오르고 있는 산은 바로 이 샤프산이죠.

큐리오시티호가 바라본 샤프산(Mount Sharp).

출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS

샤프산에 퇴적층된 각각의 층은 화성의 과거를 품고 있습니다. 오래 전 화성 역시 지구와 비슷한 모습이었는데요. 지표에는 호수와 개울이 흐르고 두꺼운 대기도 갖추고 있었죠. 그런데 어떻게 오늘날처럼 얼어붙은 사막과 같은 모습으로 변하게 됐을까요. 이곳은 그 과거의 흔적을 찾을 수 있는 지역입니다. 큐리오시티의 다음 목적지는 황산염(sulfate)이 잔뜩 있는 퇴적물 지역인데요. 황산염은 석고나 엡솜염(Epsom salt)처럼 물이 증발되면서 생성됩니다. 이는 30억년 전 화성의 기후가 어떻게 변했는지, 생명체의 전망이 어떻게 바뀌었는지 보여주는 또 다른 단서가 될 수 있습니다. 

NASA 큐리오시티가 지나갈 황산염-베어링 유닛. 2020년 여름 로트 트립을 떠날 길을 보여준다.

출처NASA/JPL-Caltech/MSSS

하지만 문제가 있습니다. 큐리오시티와 황산염 사이에는 모래 구역이 있는데요. 큐리오시티가 이곳에 갇히지 않도록 잘 피해가야 합니다. 과학팀은 샘플 채취를 위해 혹은 우연하게 마주친 놀라운 모습을 연구하기 위해 가는 길에 잠시 멈출 수 있지만 큐리오시티에게 명령을 내리는 NASA 제트추진연구소의 설계자들은 초가을쯤 이곳에 큐리오시티가 도착할 것으로 예상합니다.


지역에 따라 큐리오시티의 최고 속도는 시속 25~100m에 이릅니다. 이번 여름 로드 트립에서 큐리오시티가 자율 주행 능력을 사용해 주행을 마칠 것이라고 하는데요. 큐리오시티는 가장 안전한 진로를 스스로 찾을 수 있습니다. 제트추진연구소의 Matt Gildner는 "큐리오시티는 사람이 없으면 완전하게 운전하는 게 불가능하다"며 "하지만 커다란 바위나 위험한 지형을 피하기 위한 간단한 결정은 스스로 내릴 수 있다"고 전했습니다. Matt Gildner에 따르면 큐리오시티호는 스스로 주행을 마칠 충분한 정보가 없으면 멈춘다고 하는군요. 

그린해우 페디먼트(Greenheugh Pediment) 지역이 간직한 비밀은?!

큐리오시티는 황산염 지대(sulfate-bearing unit)를 이동하며 2019년부터 과학자들이 조사해온 산아래쪽 부근의 클레이-베어링 유닛(clay-bearing unit)을 뒤로하며 이동합니다. 과학자들은 클레이-베어링 유닛에서 과거 이러한 점토를 형성한 물이 있는 환경이 존재했는지, 고대 미생물들이 살 수 있는 조건이었는지에 관해 관심이 있습니다. 

NASA 큐리오시티 로버는 화성일로 2729번째 날인 2020년 4월 9일 '그린해우 페디먼트'에서 이 광경을 포착했따. 정면에는 페디먼트의 사암이 보인다. 그 중심부에는 클레이-베어링 유닛이 있다.

출처NASA/JPL-Caltech/MSSS

이후 큐리오시티는 그린해우 페디먼트(Greenheugh Pediment)라는 사암 정상부로 이동할 예정인데요. 이 곳은 게일 분화구에서 기후의 주된 변화를 보여주는 곳입니다. 어느 순간 폭 154km 너비의 분화구를 채웠던 호수가 사라졌고, 오늘날 우리가 볼 수 있는 건 침식으로 드러난 산의 퇴적물들 뿐입니다. 페디먼트는 나중에 형성됐는데요. 바람이나 물에 침식으로 인한 것인지는 아직 밝혀지지는 않았습니다. 페디먼드가 형성된 후 바람에 날려온 모래가 그 표면을 덮어 사암이 되었습니다. 

clay-bearing unit.

출처NASA / JPL-Caltech / MSSS

페디먼트 지역의 북쪽은 점토(clay)지역에 걸쳐져 있으며 경사가 가파르지만 큐리오시티의 과학자들은 임무에서 나중에 보게 될 지형이지만, 미리 보기 위해 3월 이곳에 오르기로 결정했습니다. 캘리포니아대학교 박사과정 학생인 Alexander Bryk은 "이러한 사암단괴(Nodules)가 형성되려면 물이 필요하다"며 "우리는 페디먼트 꼭대기에 있는 바람에 날려온 사암에서 어떤 걸 발견했다"고 말했는데요. "페디먼트가 만들어진 이후 어느 틈엔가 물이 들어와 암석을 타고 흐르며 바꿔놓은 것 같다"고 전했습니다.


이러한 튀어나온 부분은 큐리오시티에겐 친숙해 보일 수도 있는데요. 큐리오시티 전에 화성을 누비고 다니던 오퍼튜니티는 2004년 '블루베리(blueberries)'라 불리는 비슷한 지질 구조를 발견한 바 있는데요. 비록 새롭게 발견된 단괴들과 구성은 달랐지만 샤프 산 전체의 풍경은 익숙한 광경이 됐습니다.


이 이미지 중앙에 있는 지질구조는 수십억년 전 물에 의해 형성됐다. 큐리오시티가 2020년 2월 24일 그린해우 페디먼트 비탈에 오르자 이 광경을 발견했다.

출처NASA/JPL-Caltech/MSSS

이러한 증거들을 보았을 때 이곳은 호수가 사라지고 산이 현재의 모습을 갖추게 된 지 한참 후에 게일 분화구에 물이 존재했을 수 있다고 시사하는데요. 만약 이러한 가정이 사실이라면 게일 분화구는 생명체가 살 수 있는 기간을 연장시켜 주었을 것으로 추정됩니다. 제트추진연구소의 Abigail Fraeman는 "큐리오시티는 오퍼튜니티가 물의 역사를 찾는 것을 넘어서기 위해 고안된 로버"라며 "우리가 깨달은 것보다 더 오랜 기간 생명체의 근거지를 제공했던 고대 세계에 대해 밝혀내고 있다"고 전했습니다.

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