본문 바로가기

댓글0
번역beta

Translated by kakao i

번역할 언어 선택

뷰 본문

이웃집과학자

화성은 왜 메말랐을까

By 이웃집과학자

4,643 읽음
댓글0
번역beta

Translated by kakao i

번역할 언어 선택
  1. <Geophysical Research Letters>에 게재된 연구에 따르면 과거 물이 풍부하던 화성이 왜 메마르게 됐는지 단서를 찾은 것 같습니다. 연구에 따르면 2년에 한 번씩 화성 대기에는 물이 이동할 수 있는 통로가 생긴다고 하는데요. 그나마도 남아있지 않은 화성의 물이 이 통로를 통해 우주로 방출되고 있다고 합니다. 

과거 물이 풍부했던 화성, 이런 모습이었을까?

출처NASA/GSFC

과학자들은 화성에서 물이 어떻게 순환하는지, 한때 물이 풍부하던 행성이 왜 지금은 건조하게 변해버렸는지 명확히 알지 못합니다. 그러던 중 화성 대기 상층부에 수증기가 있다는 것을 발견한 건데요. 이 수증기들은 화성의 극지방을 향해 이동하고 있었습니다. 

그런데 화성 대기의 상층부에서 발견된 수증기는 과학자들을 당혹스럽게 했습니다. 왜냐하면 화성 대기의 약 60~90km에 해당하는 중간층에서는 물의 순환이 완전히 차단되는 듯 보였기 때문입니다. 이번 연구에서 저자 역시 논문에 "화성의 중간 대기층은 너무 차갑기 때문에 수증기를 유지시킬 수 없다"고 쓰기도 했습니다. 

그렇다면 수증기는 대체 어떻게 중간 대기층을 뚫고 높은 곳까지 도달하게 되는 걸까요?

남반구의 여름, 화성 대기가 이상해졌다

화성의 공전 궤도에 따른 계절변화.

출처NASA

화성의 계절 변화는 다음과 같습니다. 지구에서는 북반구와 남반구의 여름이 꽤 비슷합니다. 그러나 화성의 경우 그렇지 않습니다. 남반구의 여름이 훨씬 뜨거운데요. 그 이유는 화성의 궤도 이심률(orbital eccentricity)이 지구에 비해 더 크기 때문입니다. 궤도 이심률은 물체의 궤도가 완벽한 원에서 벗어나 있는 정도를 수치로 나타낸 겁니다. 참고로 태양계에서 화성보다 이심률이 큰 궤도를 가지는 행성은 수성밖에 없다고 합니다. 즉, 화성은 2년에 한 번씩 남반구에 여름이 찾아 올 때마다 태양에 매우 근접하게 되고 이 때문에 북반구의 여름에 비해 남반구의 여름은 훨씬 따뜻하다고 합니다. 

이번 연구에서 연구진은 막스플랑크연구소의 화성 일반 순환모델을 이용해 화성 대기를 시뮬레이션 했다고 하는데요. 시뮬레이션에 따르면 평소 햇빛이 부족해 화성의 물 순환은 거의 완전히 정지해 있었습니다. 그런데 2년에 한 번 남반구의 여름이 찾아올 때 화성의 중간 대기권(고도 60~90km)에는 구멍이 생겼는데요. 이 때 수증기는 중간권을 뚫고 나가 대기 상층부까지 도달할 수 있었습니다. 

먼지 폭풍, 화성 메마르게 한 주 원인?

화성과 지구 환경의 가장 큰 차이점은 먼지 폭풍이 아닐까 싶은데요. 이번 시뮬레이션 결과, 먼지 폭풍도 화성을 메마르게 한 주된 요인으로 꼽혔습니다. 화성에 거대한 먼지 폭풍은 불시에, 자주 덮쳐 오는데요. 먼지 폭풍은 햇빛을 차단해 화성 표면을 냉각시킵니다. 화성의 표면에 도달하지 못한 햇빛은 대기에 갇혀 오히려 대기를 따뜻하게 만들고 물이 이동하기 더 적합한 조건을 만들어냈습니다.  

화성의 먼지 폭풍 비교.

출처NASA, ESA, and STScI

화성 전체를 뒤덮는 거대한 먼지폭풍 조건 하에서 작은 얼음 입자들은 먼지 입자들을 중심으로 형성됐습니다. 이 가벼운 얼음 입자들은 물이 다른 형태일 때보다 더 쉽게 대기의 상층부로 떠갈 수 있었는데요. 이 기간 동안 많은 양의 물이 대기의 상층부로 이동합니다. 

연구원들은 먼지 폭풍이 심지어 남반구가 여름일 때보다 오히려 더 많은 양의 물을 대기 상층부로 이동시킬 수 있다고 밝혔는데요. 시뮬레이션에 따르면 일단 물이 중간 대기를 통과하고 나면 두 가지의 고유한 대기 프로세스에 따라 이동한다고 합니다. 일부 물은 남반구와 북반구의 극지방으로 서서히 이동해 쌓이는 반면 대기의 상층부로 이동한 물은 자외선에 의해 물 분자가 쪼개질 수 있다고 합니다. 그 결과 가벼운 수소 원자는 우주에 방출되고 산소는 대기 중에 축적될 수 있다고 합니다. 

이번 연구 결과는 한때 지구처럼 물이 풍부했던 화성이 현재 왜 그렇게 건조해졌는지에 대한 비밀을 일부 밝혀줄 것으로 기대됩니다.


##참고자료##

  •  Shaposhnikov, Dmitry S., et al. "Seasonal Water “Pump” in the Atmosphere of Mars: Vertical Transport to the Thermosphere." Geophysical Research Letters (2019).  


작성자 정보

    실시간 인기

      번역중 Now in translation
      잠시 후 다시 시도해 주세요 Please try again in a moment