우주학 화성의 강 호수

우주학 화성의 강 호수

 

오늘날 화성은 대체로 춥고 건조하지만 과거에는 지금과 매우 달랐다는 증거가 많다. 화성의 지형 대부분에서 아주 오래된 강의 계곡, 홍수 경로, 호수 바닥을 찾을 수 있다. 또한 토양에서도 과거에 지표수가 흘렀다는 흔적이 발견되었다.

 

 

 

화성의 강, 계곡, 협곡의 흔적을 1970년대에 처음 발견한 것은 NASA의 궤도선 마리너 9호다. 광활한 발레스 마리네리스 협곡지대를 형성한 요인이 물의 침식작용은 아닌 것으로 판명되었지만, 마리너 호는 다른 지역에서 구불구불한 계곡을 발견했다. 특히, 이 계곡에서 가지처럼 뻗어나간 지루에는 오래전 물이 흘렀던 흔적이 뚜렷이 남아있다. 화성의 계곡에 대해서는 다양한 가설이 제기되었다.

 

바람의 작용이라던가 물에 의해 침식되었다 해도 오랫동안 흐른 강이라기보다는 갑자기 일어난 대홍수로 만들어졌다는 것이다. 그러나 넓고 얕은 계곡 한가운ㄷ에 있는 곡류나 깊고 좁은 수로 등의 지형은 화성에 꽤 오랜 기간 흐르던 강물이 있었음을 보여주는 증거다. 그러나 '역전 기복'이야 말로 아주 오래전 화성에 강이 흘렀음을 보여주는 가장 놀라운 증거다.

 

역전 기복은 지구의 강 계곡이나 삼각주와 섬뜩할 정도로 비스한 형태로 구불구부한 이랑이 역전되어 그 주위 지표면 위로 솟아 있는 것을 말한다. 이러한 이랑은 곳에 따라 높이 10미터, 길이로는 수 킬로미터에 이른다. 아마도 먼 과거에 퇴적암이 쌓인 강물 바닥이었을 것이다. 그러다 강물이 말라버린 후 딱딱하게 굳어 바람과 다른 요인에 의해 침식을 견뎌냈으리라 추청된다.

 

퇴적암은 고대에 물이 있었음을 나타내는 지질학적 우주학적 단서다. 다른 곳에서 볼 수 있는 암석이 침식된 물질이 층층이 쌓이고 압축된 것으로 지구에서는 대부분 해저, 호수, 강에 형성된다.

 

물론 화성의 퇴적암이 바람에 의한 운반과 같은 다른 요인으로 만들어졌을 수 도 있다. 그러나 베크렐 크레이터와 아라비아 테라 등 화성의 여러 지역에 수없이 존재하는 복합적인 퇴적암층이 물 없이 형성되어쓰리라고는 상상하기 어렵다. 최근 몇년 동안 이루어진 화성 탐사 임무에 의해서도 화성의 퇴적암이 물에 의해 만들어졌다는 주장이 힘을 얻었다.

 

오퍼튜니티를 비롯한 탐사차들이 화성의 퇴적암을 최초로 현장에서 분석하면서 지구에서라면 오랫동안 물이 존재했다는 증거가 되는 물리적 특성과 화합물을 발견했다.

 

한때 화성이 오랜 기간 표면에 물을 유지할 수있는 환경이었다면, 저지대로 흘러들어 호수와 바라들 이루었으리라 추측할 수 있다. 화성에는 틀림없이 호수처럼 보이는 지형이 존재한다. 특히 NASA의 탐사차 스피릿이 착류간 구세프크레이터는 바닥이 얕아 퇴적암층이 두껍게 쌓인 것으로 보인다. 그러한 크레이터로 이어지는 수로와 헬라스 분지 등 그보다 크고 움푹 파인 지형에는 강의 삼각주가 이리저리 뻗은 흔적이 남아 있다. 과거에 물이 큰 수역과 합류하는 지점이었을 것이다. 안타깝게도 구세프 크레이터의 퇴적암은 층층이 쌓인 화산 먼지와 흙 속에 깊이 묻혀 있어 스피릿호가 제대로 분석 할 수 없었다.

 

물과 관련된 화성 지형 가운데서도 크리세 플라니티아등 여기저기에서 발견되는 커다란 눈물 모양의 섬이 가장 인상적이다. 깊고 넓게 파인 경로 사이사이로 불룩 솟은 이 유선형 지형은 주위 지형을 모조리 휩쓸어버린 대홍수가 여러 차례 일어났음을 시사하는 증거다. 이러한 지형과 화성 지형의 다른 특성들 사이에 관련성을 따져볼 때, 전문가들은 37억년전부터 30억년 전인 헤스페리안 세에 대홍수가 일어났다고 추정한다. 이 시기는 지표를 흐르는 물이 점점 줄어들던 때다. 커다란 웅덩이가 지하로 사라졌지만 가끔 지표를 뚫고 터져 나와 파괴적인 결과를 냈으리라 생각된다.

 

고대에 대양이?

 

화서의 대양 가설을 지지하는이들은 광화한 북부 평원 바스티타스 보레알리스 전체가 고대 바다인 오세아누스보레알리스의 바닥이었다고 주장한다. 수없이 많은 배수로로 볼떄 바닷물은 남부고지대에서 흘러들어 온 것이라 한다. 또한 지구의 해안선과 비슷한 지형이 평원의 남쪽 가장자리에서 밝견 되었다. 오세아누스 보레알리스의 해수면은 단일 해역이 최대한 깊숙이 들이 찰 때의 높이와 비슷했을 가능성이 크다.

 

이 가운대 가장 설득력 있는 증거는 역전 기복이다.

여기에는 고대 강물이 북부 저지대의 이올리스 도로사에 흘러들자마자 부챗살처럼 사방으로 뻗었음을 나타내는 경로가 남아 있다. 지구의 강도 물이 차 있는 거대 수역에 접어들며 하구를 형성한다는 점에서 뻗어 나가는 방식이 유사하다. 과거에 많은 물이 고여 있었을 화성의 크레이터도 그와 비슷한 지형이다. 그러나 이올리스 도로사 하구는 호수가 아니라 개방된  평원으로 곧장 뻗어 있기 때문에 그 면적이 10만 제곱미터에 이를렀을 것이다. 어쩌면 수위에 따라 더 너른 북반구의 대양 가운데 일부만을 차지했을 수도 있다.

 

오세아누스 보레알리스를 뒷받침하는 증거는 여러 대의 우주 탐사선이 취합한 지형도에서 찾을 수 있다.

탐사선들은 화성에서 예상보다 휠씬 더 많은 강 계곡과 수로를 발견했다. 계곡이 적도 부근을 따라넓게 이어진 지대와 남반구의저위도 지역에 분포된 것을 볼때, 오세아누스 보레알리스의 경계에 내린 빗물 때문에 계곡이 형성되었을 가능성도 있다. 기후 시스템은 북반구 대양의 증발에 좌우되었지만 빗물이 고지대 안쪽까지 스며들지는 않았을 것이다.

 

더 확실한 추가 증거는 esa가 발사한 마스 익스프레스의 화성 지하 및 전리층 탐색 레이더의 화성 지하 및 전리층 탐색 레이저로 얻을 수 있었다. 이 장비로 북부 평원의 성분을 분석한 결과 밀도가 낮다는 사실이 밝혀졌다. 그곳 토양이 비교적 가벼운 퇴적암이나 얼음과 암석의 혼합물로 이루어졌다는 애기다. 어느쪽이든 대양 가설을 뒷받침하는 증거다. marsis의 분석으로 북부 평원이 화성 표면에 처음 굳어진 이후 한번도 변형되지 않는용암층이라는 가설도 기각되었다.

 

대양 가설이 옳다면 화성의 대양은 대체 어디로 사라진 걸까? 2001년 NSAS의 우주 탐사선 마스 오디세이는 고위도 토양에 엄청난 양의 얼음이 갇혀 있다는 증거를 발견했다. 이로써 물이 화성의 풍부한 먼지와 뒤섞인 후 그대로 얼어붙어 시간이 흐름에 따라 두꺼운 퇴적층을 형성했고, 결국에는 영구 동토층이 되었으리라 추측할 수 있다. 또는 물이 지하의 대수층으로 빠져나가 얼마동안 액체상태를 쥬히했으나, 화성의 대기가 줄어들고 점점 더 냉각되는 현상에 굴복했으리라는 이론도 있다. 최근 화성 평원을 사실 형태로 가로지르는 울퉁불퉁한 크레이터가 발견되었다. 이는 과거 더 추웠던 시대에 빙산이 냩은 해저에 부딪혀서 만들어진 지형일지도 모른다.

 

증발 역시 바닷물이 고갈되는데 역할을 했을 것이다. 기압이 점점 더 떨어짐에 따라 바닷물의 상당 부분이 공기로 끓어올라 사라졌다는 애기다. 그러나 분명한 점은 오늘날 화성 대기에 있는 수증기량은 지구에 비해 훨씬 더 적다. 물론 이 또한 대기 증착으로 설명할 수 있다. 이로 말미아마 핵과 분자 상당 부분이 우주로 증발해버렸을 것이다.