화성 지하 대규모 열 이상 현상 발견
과학자들이 3대의 화성 궤도선 데이터를 활용한 '조력 단층촬영(tidal tomography)' 기법으로 화성 남반구 맨틀이 북반구보다 400~750°F 더 뜨겁다는 사실을 발견했습니다. 이는 화성의 북남 반구 지형 차이('화성 이분체')의 원인을 밝히는 단서이자, 과거 생명체 존재 여부를 판단하는 데 중요한 연구입니다.
과학자들이 화성 지하 깊은 곳에서 열적 '이상 현상(anomaly)'을 발견했습니다. 이는 붉은 행성의 남북으로 나뉜 지형을 설명하는 데 도움이 될 수 있고, 화성이 한때 외계 생명을 품었는지 여부를 밝히는 단서가 될 수 있습니다. 수요일 네이처(Nature)에 발표된 연구에 따르면, 연구팀은 세 대의 화성 궤도선을 활용한 새로운 접근법으로 행성 내부를 들여다보았으며, 지각과 핵 사이의 층인 맨틀이 남반구에서 북반구보다 400750°F(약 200400°C) 더 뜨겁다는 것을 감지했습니다.
이 온도 이상 현상은 오랜 미스터리인 이른바 '화성 이분체(Martian dichotomy)', 즉 화성 북반구와 남반구 사이의 기묘한 차이를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 화성의 북반구는 한때 거대한 바다가 있었을 것으로 추정되는 저지대가 지배하는 반면, 남반구는 평균 고도가 수 마일 더 높은 고지대로 덮여 있습니다.
수십 년 동안 과학자들은 이러한 이분체가 고대의 거대 충돌에서 비롯된 것인지, 아니면 대류나 판구조 운동 같은 초기 맨틀 내부 과정에서 생겨난 것인지 고민해 왔습니다. 연구진은 화성이 태양 주위를 공전하는 동안 발생하는 미세한 변화를 추적하여 행성 남쪽 맨틀의 온도가 훨씬 높다는 것을 감지했으며, 지각의 이분체는 이와 유사하게 나뉜 내부 구조의 반영이 적어도 부분적으로는 됩니다.
연구 공동 저자인 브라운 대학의 행성과학자 닉 와그너(Nick Wagner)는 404 미디어와의 통화에서 "이분체의 기원은 여전히 화성 과학에서 진행 중인 질문이며, 꽤 근본적인 질문"이라며 "이 연구는 답을 제시하지는 않지만, 화성 지하에서 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 밝혀내는 또 하나의 증거를 추가한 것"이라고 말했습니다.
화성 내부를 들여다보기 위해 와그너와 동료들은 '조력 단층촬영(tidal tomography)'이라는 새로운 기법을 사용했습니다. 연구팀은 NASA의 세 궤도선, 즉 마스 글로벌 서베이어, 마스 오디세이, 마스 리코네상스 오비터의 16년간 추적 데이터를 분석하여 화성이 태양 주위를 공전하는 동안의 미세한 중력 흔들림을 측정했습니다. 그 결과, 지각의 이분체를 반영하듯 남북 반구 간 온도의 뚜렷한 비대칭이 드러났습니다.
이 열 이상 현상의 정확한 원인을 좁히려면 앞으로 많은 연구가 필요하지만, 연구팀은 이것이 현재 진행 중인 맨틀 활동(대류) 때문이거나, 아니면 수십억 년 동안 지속된 고지대 아래의 단열층 역할 때문일 수 있다고 추정했습니다.
와그너는 "결과가 이렇게 뚜렷하고 확신이 서는 것에 다소 놀랐다"며 "하지만 놀랄 일도 아닐 수 있다. 화성은 북에서 남으로 이어지는 이런 대규모 변화가 지배적이므로, 이러한 변화가 맨틀까지 확장되는 것은 말이 된다"고 말했습니다.
이 가설은 고대 충돌이 지각 이분체에 기여했을 수 있다는 생각과 배치되지 않으며, 화성의 기묘한 구조의 원인을 밝혀내려면 더 많은 연구가 필요합니다. 와그너는 "화성 내부는 여전히 정말 미지의 영역"이라고 지적했습니다.
조력 단층촬영 기법은 지구와 달의 내부를 들여다보는 데 사용되어 왔지만, 화성에 적용된 것은 이번이 처음입니다. 이 기술은 우주선을 표면에 착륙시키지 않고도 천체의 내부를 원격으로 탐사할 수 있게 해주며, 연구에 따르면 이는 "행성체의 내부를 특성화하려는 향후 임무를 위한 강력한 도구"가 될 수 있습니다.
화성의 대기부터 핵까지 전체 복잡성을 규명하면 과거와 현재의 생명 거주 가능성, 그리고 화성이 생명을 품은 적이 있는지에 대한 통찰을 얻을 수 있습니다. 약 40억 년 전 화성 표면에는 강과 호수, 어쩌면 거대한 바다까지 존재하여 지구에서 볼 수 있는 것과 같은 생명에 적합한 조건을 제공했습니다. 말라붙은 호수 바닥을 탐사 중인 NASA의 퍼서버런스 로버는 고대 미생물이 만들었을 수도 있지만 지질학적 기원일 수도 있는 흥미로운 화합물을 발견했습니다. 화성에 외계 생명이 존재한 적이 있는지 확인하려면 과학자들은 화성의 완전한 진화사를 재구성할 필요가 있습니다.