화성 표면 계곡은 화성을 덮고 있던 빙하가 녹으면서 깎여 형성됐을 수 있다.

네이처 지오 사이언스(Nature Geoscience)에 3일(현지시각) 발표 된 새로운 UBC(University of British Columbia) 연구는 강, 강우 및 대양이 한때 화성에 존재했다는 ‘따뜻하고 습한 고대 화성’ 가설을 반박한다.

UBC 박사과정생이었던 제1저자 안나 그로 겔로프레(Anna Grau Galofre)는 수천 개의 화성 계곡을 조사하기 위해 새로운 기술을 개발하고 적용했다. 그녀와 공동 저자는 화성 계곡을 캐나다 북극 군도의 빙하 아래 채널과 비교해 눈에 띄는 유사점을 발견했다.

안나는 “지난 40년 동안 화성의 계곡이 처음 발견된 이후 강이 한때 화성에 흘러들어 이 계곡을 침식하기 시작했다고 가정했다. 그러나 화성에는 수백 개의 계곡이 있으며 서로 매우 다르게 보인다. 위성에서 지구를 보면 많은 계곡이 보인다. 일부는 강으로, 일부는 빙하로, 일부는 다른 계곡으로 계곡은 서로 매우 다르게 보인다는 점에서 화성도 비슷하다”고 말했다.

캐나다 북극의 데본 섬(Devon Island)에 있는 많은 빙하 채널과 화성 계곡 사이의 유사성은 저자들이 비교 연구를 하도록 동기를 부여했다.

웨스턴 대학(Western University) 고든 오신스키(Gordon Osinski) 교수는 “데본 섬은 지구상에있는 화성에 대한 우리가 가진 최고의 비교대상 중 하나”라고 말한다.

데본 섬의 수로가 중첩된 화성의 마우미(Maumee) 계곡 (하반부)을 보여주는 콜라주. 채널의 모양과 전체 네트워크는 거의 동일하게 나타난다. credit : Anna Grau Galofre.

연구자들은 전체적으로 침식 과정을 유추하기 위해 새로운 알고리즘을 사용하여 1만 개가 넘는 화성 계곡을 분석했다.

UBC 공동저자 마크 젤리넥(Mark Jellinek)은 “이 결과는 화성의 고대 얼음층 아래에 용융수 배수에 의해 유발된 광범위한 빙하 침식에 대한 첫 번째 증거”라며 “이 발견은 기존의 견해와는 대조적으로 지표 수 침식의 전형적인 패턴과 밸리 네트워크의 일부만이 일치한다는 것을 보여준다. 화성 표면의 지형을 사용하여 통계적으로 의미있는 행성의 성격과 진화를 엄격하게 재구성한다”고 말했다.

안나의 이론은 또한 태양이 덜 강렬한 시기에 지구보다 태양에서 멀리 떨어진 행성에서 38억 년 전에 계곡이 어떻게 형성되었는지 설명하는 데 도움이 된다. 애리조나 주립대학(Arizona State University)의 SESE 탐사 박사후 연구원 안나는 “기후 모델링은 화성의 고대 기후가 계곡 네트워크 형성 시기에 훨씬 더 저온이었다고 예측한다. 우리는 모든 것을 하나로 모으고 실제로 고려되지 않은 가설을 세웠다. 얼음 시트 아래 자연적으로 형성되는 배수 시스템의 일부로서 채널과 계곡 네트워크가 얼음 베이스 아래에 형성될 수 있다는 것”이라고 말했다.

이러한 환경은 또한 화성의 고대 생명체를 위한 더 나은 생존 조건을 지지한다. 얼음 층은 수십억 년 전에 자력이 사라진 화성에서 태양계 방사선으로부터 피난처를 제공할 뿐만 아니라 지하수의 보호와 안정성을 더욱 강화할 것이다.

이 연구는 화성에 중점을 두지만 개발한 분석 도구를 적용하면 지구의 초기 역사에 대해 더 많이 알 수 있다. 젤리넥은 이 새로운 알고리즘을 사용하여 초기 지구 역사에서 침식 특징을 분석하고 탐색할 계획이라고 밝혔다.

젤리넥은 “현재 우리는 지구 빙하의 역사를 약 1백만년에서 5백만년 전으로 거칠게 재구성할 수 있다. 안나의 연구를 통해 우리는 빙하가 적어도 3500만 년 전(남극 대륙의 초창기 또는 그 이전) 가장 오래된 빙핵시대 이전의 시간으로 거슬러 올라가서 후퇴하는 과정을 탐구할 수 있을 것” 이라고 말했다.

*Valley formation on early Mars by subglacial and fluvial erosion, Nature Geoscience (2020). DOI: 10.1038/s41561-020-0618-x