NASA의 Perseverance 탐사선이 2021년 Jezero Crater에 착륙했을 때 과학자들은 고대 호수 옆에 쌓인 암석을 발견할 것으로 예상했습니다. 그들이 예상하지 못한 것은 화산암이었습니다. 그리고 확실히 화산 그 자체는 아닙니다. 풍경 위로 우뚝 솟아 눈에 잘 띄지 않게 숨어 있는 것입니다.
그러나 논란은 여전히 남아 있었다. 분화구 남동쪽 가장자리에 있는 1.5km 높이의 제제로몬스는 정말 화산이었을까? 한 연구팀은 이제 그렇다고 말하고 있습니다. 그리고 그것이 사실이라면, 탐사선의 샘플은 곧 과학자들이 처음으로 화성 화산의 정확한 연대를 알아내는 데 도움이 될 수 있습니다.
"우리가 지금 여기에서 화산을 식별하고 있다면, 화성에 얼마나 더 많은 화산이 있을 수 있는지 상상해 보세요."라고 Georgia Tech의 행성 과학자이자 Communications Earth &Environment에 발표된 새로운 연구의 공동 저자인 James Wray는 말했습니다. . “화산은 우리가 생각했던 것보다 화성 전역에 훨씬 더 널리 퍼져 있을 수 있습니다.”
정상 분화구와 용암 및 파편이 제제로 분화구로 흘러 들어가는 모습을 보여주는 제제로 몬스의 이미지. 출처:Georgia Tech/Cuevas-Quiñones et al.불타오르는 과거를 지닌 고대 산
한때 약 35억 년 전 호수 바닥이었던 제제로 분화구(Jezero Crater)는 과거 생명체의 흔적을 찾는 NASA의 초점이 되었습니다. 이곳은 Perseverance가 미래에 지구로 돌아올 수 있도록 샘플을 뚫고, 스캔하고, 수집해 온 곳입니다. 하지만 Wray가 이 지역에 매료된 것은 2007년으로 거슬러 올라갑니다.
“그 지역의 저해상도 사진을 보다가 분화구 가장자리에 산이 있는 것을 발견했습니다.”라고 그는 회상했습니다. “나에게는 화산처럼 보였지만 추가 이미지를 얻기가 어려웠습니다.”
당시 과학계는 제제로의 험난한 과거에 매료되었습니다. 생명체의 흔적을 보존할 수 있는 삼각주와 점토에 초점을 맞춘 연구자들은 제제로 몬스를 대부분 무시했습니다. 그러나 퍼시비어런스(Perseverance)가 착륙하여 분화구 바닥의 퇴적층 대신 화산암을 발견했을 때, 레이(Wray)의 오랜 의심은 다시 깨어났습니다.
그는 조사를 위해 당시 학부 연구원이었던 Sara Cuevas-Quiñones와 팀을 이루었습니다. 그들은 NASA의 Mars Odyssey와 Mars Reconnaissance Orbiter, 유럽의 ExoMars Trace Gas Orbiter, Perseverance 등 인상적인 화성 임무 라인업에서 데이터를 수집했습니다.
화산은 어떻게 되나요?
Cuevas-Quiñones와 Wray는 산의 모양, 미네랄 함량, 온도 프로필 및 충격 이력을 조사했습니다. 그들이 발견한 것은 화성과 지구에서 폭발하는 화산의 특징을 반영한 것입니다.
제제로 몬스(Jezero Mons)는 원뿔 모양이며 정상 분화구는 7km에 이릅니다. 측면 경사는 8도 정도 완만하며, 이는 아폴리나리스(Apollinaris) 및 제피리아 톨리(Zephyria Tholi)와 같은 잘 알려진 화성의 화산과 심지어 육지 유사체인 남극 대륙의 시들리 산(Mount Sidley)과도 비슷합니다. 표면에는 충돌 분화구가 거의 남아 있지 않으며, 이는 상대적으로 젊고 고운 재로 덮여 있을 가능성이 있음을 시사합니다.
적외선 데이터는 화산암(휘석)과 일치하는 광물뿐만 아니라 화산 환경이나 이후의 화학적 풍화 작용을 통해 형성될 수 있는 스멕타이트 점토 및 탄산염과 같은 변경된 광물을 보여주었습니다. 이러한 광물 중 일부는 뚜렷하고 수화된 형태로 나타나며, 이는 과거 열수 활동(지구에서 미생물이 많이 서식하는 지질학적 열점)을 암시할 수 있습니다.
Wray는 “이 두 가지 유형의 시스템이 결합되면서 Jezero가 그 어느 때보다 흥미로워졌습니다.”라고 말했습니다. “우리는 중요한 과학적 가치를 지닌 화성암과 함께 거주 가능 지역에서 나올 수 있는 놀라운 퇴적암 샘플을 보유하고 있습니다.”
얼어붙은 세계에 불이 난 흔적
연구자들은 다른 가능성도 고려했지만 실제로는 화산만이 그럴듯해 보였습니다.
산의 열 관성(뜨거워지고 식는 속도)도 화산재로 뒤덮인 화산과 일치합니다. 그 모양과 크기로 인해 진흙 화산이 존재하지 않으며, 정상 분화구는 충격으로 인한 상처처럼 작용하지 않습니다. 실제로 정상의 다각형 윤곽과 측면의 흐름 같은 질감으로 인해 산이 부딪혔다기보다는 폭발했다는 것이 더 그럴듯해졌습니다.
Jezero Mons의 일부 흐름 특징은 분화구 바닥까지 확장됩니다. 이러한 흐름은 현재 Perseverance가 샘플링하고 있는 화산 물질을 공급했을 수 있습니다. 그렇다면 이는 과학적 이정표가 될 수 있습니다.
"만약 이 샘플이 지구로 반환된다면 우리는 이를 이용해 놀랍고 획기적인 과학을 연구할 수 있습니다."라고 Wray는 말했습니다.
그 "만약"이 크게 다가옵니다. Perseverance의 암석 캐시를 지구로 다시 운반하는 화성 샘플 반환 프로그램은 트럼프 행정부의 정치적 역풍에 직면해 있습니다. NASA는 새롭고 저렴한 임무 설계를 제안했지만 행정부의 2026년 예산 제안에서는 프로그램을 완전히 취소하는 것을 목표로 하고 있습니다.
화성이 호수였을 때 수십억 년이 지난 것처럼 보였던 제제로 분화구의 그림입니다. 제제로 몬스(Jezero Mons)는 분화구 가장자리의 전면 오른쪽에 보입니다. 크레딧:NASA 이것이 왜 중요합니까?
화산암의 연대측정이 정확하게 가능하기 때문에 이는 특히 중요합니다. 다른 암석의 침식된 조각으로부터 시간이 지남에 따라 천천히 만들어지는 퇴적암과 달리, 화성암은 냉각되는 순간 그 나이를 그대로 유지합니다. 그래서 지질학적 타임캡슐이 됩니다.
Perseverance는 이미 분화구 바닥에서 그러한 샘플 몇 개를 뚫고 저장했습니다. 과학자들이 이를 제제로 몬스와 연결할 수 있다면 마침내 다른 행성에 있는 화산의 연대를 확정할 수 있을 것입니다. 이를 통해 연구자들은 화성의 지질학적 연대를 그 어느 때보다 더 정확하게 보정할 수 있게 될 것입니다.
"만약 그렇다면 Perseverance가 캐시한 화성암 샘플의 방사성 동위원소 연대 측정을 통해 이 화산은 결국 다른 지구 행성에서 연대가 정확하게 알려진 최초의 화산이 될 수 있습니다."라고 연구자들은 썼습니다.
이 발견에는 반전도 있었습니다. 화성에서 가장 많이 연구된 장소 중 하나에서 일어났습니다. 우리가 전혀 예상하지 못한 부분에서 놀라운 결과가 나왔습니다.
"Jezero Crater는 화성에서 가장 잘 연구된 장소 중 하나입니다."라고 Wray는 말했습니다. “지금 여기에서 화산을 식별하고 있다면 화성에 얼마나 더 많은 화산이 있을 수 있는지 상상해 보세요.”
수십 년의 임무 후에도 화성 이야기가 완전히 전달되지 않았다는 점을 상기시켜줍니다. 제제로 몬스는 시작에 불과할 수도 있습니다.
그리고 고대 화성의 화산을 찾는 작업은 계속되고 있으며 어쩌면 고대 생명체의 흔적을 찾는 일도 계속되고 있습니다.
