화성 적도에 얼음 뿌린 화산…폭발적 분화가 만든 "얼음 오아시스"

하이커뮤니티매니져 0 15 10.15

초기 화성, 폭발적 화산이 대기 속 수증기를 얼려 눈처럼 쏟아내 게티 이미지 제공

초기 화성에서는 폭발적 화산이 분출이 대기 속 수증기를 얼려 눈처럼 내리게 했다는 연구 결과가 나왔다. 게티 이미지 제공

지금의 화성은 건조하고 메마르지만 과거에는 얼음과 불이 공존하는 행성이었을지 모른다.

미국 애리조나주립대와 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소 연구팀에 따르면 약 40억 년 전 폭발적으로 분출한 화산이 대기 중 수증기를 얼려 얼음비를 내리게 했다. 이 얼음 일부는 적도 부근에 쌓여 지금도 지하에 남아 있을 가능성이 있다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 14일(현지시각) 게재됐다.

연구팀은 초기 화성의 대표적 화산인 ‘아폴리나리스 몬스(Apollinaris Mons)’와 ‘시르티스 메이저(Syrtis Major)’에서 일어난 폭발적 분출을 ‘행성 기후모델(LMD Generic Planetary Climate Model)’을 이용해 재현했다.

행성 기후모델은 3차원 대기 시뮬레이터로 유체역학·복사전달·구름 형성 과정을 통합해 행성의 기후 변화를 재현한다. 이번 연구에서는 이를 변형해 화산 분출 시 수증기와 황산이 대기에서 얼음으로 변하는 과정을 계산했다.

그 결과 분출 과정에서 대기 중으로 방출된 수증기가 급속히 냉각돼 얼음 결정으로 응결되고 약 3일 동안 최대 5m 두께의 얼음층이 쌓일 수 있는 것으로 나타났다. 이 얼음은 먼지나 화산재에 덮이면 태양열을 피하면서 장기간 안정적으로 보존된다.

연구팀은 “화산재가 단열재처럼 작용해 지하 얼음을 수십억 년간 지켰을 가능성이 있다”고 설명했다.

● 적도에 숨은 얼음의 비밀

지금까지 과학자들은 화성의 얼음이 주로 극지방에 집중돼 있을 것으로 봤다. 그러나 NASA의 ‘마스 오디세이 탐사선 중성자분광기(MONS)와 유럽·러시아가 공동 운영하는 ‘엑소마스 궤도선의 고해상도 열중성자 검출기(FREND)’가 수집한 데이터에서는 적도 부근 특히 ‘메두사 푸사 형성체(Medusae Fossae Formation)’ 지역에서 비정상적으로 높은 수소 농도가 관측됐다. 이는 지하에 대규모 얼음층이 묻혀 있을 가능성을 시사한다.

연구팀은 “화산 분출이 이런 얼음층의 기원일 수 있다”며 “단순히 자전축 기울기 변화로는 설명되지 않는 수소 농도 패턴을 화산 활동이 설명해준다”고 밝혔다.

시뮬레이션에서는 화산이 방출한 황산이 태양빛을 반사시켜 화성 전체를 ‘화산 겨울(volcanic winter)’ 상태로 몰아넣는 현상도 확인됐다. 이 시기 행성 평균 온도는 –45℃(228K)에서 –56℃(217K)로 떨어져 얼음이 녹거나 승화하지 않고 유지될 수 있었다. 실제 지구에서도 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발 이후 비슷한 기후 냉각이 나타났다.

연구를 이끈 사이라 하미드 애리조나주립대 연구원은 “초기 화성의 폭발적 화산 활동이 적도 지역에 얼음을 형성하고 유지하는 핵심 역할을 했을 수 있다”며 “이는 향후 인류 탐사와 생명체 탐색에도 중요한 시사점을 가진다”고 밝혔다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=74544

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