화성 표면 풍부한 물 흔적 발견, 잠재 거주가능성

과학자들이 화성의 광대한 지하 네트워크가 물이 풍부하고 방사선 차폐가 가능한 잠재적으로 더 거주할 수 있는 조건이라는 것을 발견했다.

NASA 큐리오시티(Curiosity) 로버와 화성에 있는 중성자 분광기 Dynamic Albedo of Neutrons(DAN) 데이터를 분석하는 연구팀은 균열 헤일로(fracture halos)에 물이 풍부한 오팔(opal, 함수규산염 암석)이 포함, 잠재적으로 유인 탐사에 중요한 자원이 될 수 있음을 확인했다.

2012년 NASA는 화성으로 큐리오시티 탐사선을 보내 중앙에 거대한 산이 층층이 있는 거대한 충돌 분지인 게일 크레이터(Gale Crater)를 탐사했다. 큐리오시티가 화성 표면을 따라 이동하면서 연구원들은 화성 풍경의 특정 부분을 십자형으로 가로지르는 균열을 둘러싼 밝은 톤의 암석을 발견했다. 때로는 로버 이미지의 지평선까지 멀리까지 확장됐다.

최근 연구에 따르면 이러한 광범위한 헤일로 네트워크는 현대 시대의 게일 분화구에서 물이 풍부한 마지막 환경 중 하나였다. 지하에 물이 풍부한 이 환경은 또한 표면 조건이 훨씬 더 가혹할 때 더 거주 가능한 조건을 제공했을 수 있다.

전 애리조나 주립대(Arizona State University, ASU) 박사후 연구원 트래비스 가브리엘(Travis Gabriel)이 이끄는 Journal of Geophysical Research: Planets에 발표된 새로운 연구의 일환으로 여러 기기의 기록 데이터를 조사한 결과, 상당한 이상 현상을 발견했다. 우연히 Curiosity 로버는 가브리엘과 ASU 대학원생이자 공동 저자인 Sean Czarnecki가 로버 팀에 합류하기 오래 전에 이러한 균열 헤일로(fracture halos) 중 하나를 바로 통과했다.

오래된 이미지를 보면 멀리까지 확장된 거대한 균열을 볼 수 있었다. 기기 데이터를 분석하는 새로운 방법을 적용함으로써 연구팀은 흥미로운 점을 발견했다. 이는 완전히 다른 암석 단위에서 미션에서 훨씬 나중에 발견된 헤일로처럼 보였을 뿐만 아니라 그 구성도 비슷했다. 많은 양의 실리카와 물이었다.

Gabriel은 “기록 데이터에 대한 우리의 새로운 분석은 우리가 임무에서 훨씬 나중에 관찰한 모든 골절 헤일로 사이에 놀라운 유사성을 보여주었다.이 균열 네트워크가 매우 광범위하고 오팔로 가득 차 있을 가능성이 있다는 것을 보는 것은 놀라운 일이었다”고 말했다.

가브리엘과 그의 연구팀은 게일 분화구(Gale Crater)에서 지상의 균열 또는 균열 후광을 둘러싼 밝은 색 암석의 구성을 연구했다. 이전 연구에서 Gabriel은 로버의 레이저 유도 분해 분광계인 Chemistry and Camera 또는 ChemCam을 사용하여 이러한 후광이 Gale Crater의 역사에 중요한 영향을 미치는 물질인 오팔로 구성되어 있을 수 있음을 보여주었다. 오팔 자체에는 다량의 물이 포함되어 있어 로버의 다른 장비인 DAN 분광계에서 강한 신호를 생성했다.

수년 동안 임무를 수행한 Buckskin 및 Greenhorn 드릴 사이트에서 채취한 드릴 코어를 관찰한 과학자들은 이 밝은 톤의 암석이 팀이 이전에 본 어떤 것과도 비교할 때 매우 독특하다는 것을 확인했다.

Gabriel은 “이 밝은 톤의 암석은 중성자 검출기에서 빛을 발하여 비정상적으로 높은 열 중성자 계수율을 생성했다”라고 말했다.

가브리엘과 그의 팀은 기록 데이터를 뒤돌아보는 것 외에도 이 밝은 톤의 암석을 다시 연구할 기회를 찾았다. Lubango 시추 현장에 도착한 후 Gabriel은 중성자 분광계를 사용하여 전용 측정 캠페인을 진행하여 오팔이 풍부한 골절 후광 구성을 확인했다.

오팔의 발견은 설탕이나 소금을 물에 녹이는 것과 유사한 과정인 실리카가 물과 용해되는 시나리오에서 형성될 수 있기 때문에 주목할 만하다. 소금이 너무 많거나 조건이 바뀌면 바닥에 가라앉기 시작한다. 지구상에서 실리카는 호수와 해저와 같은 곳에서 용액 밖으로 떨어지고 온천과 간헐천에서 형성될 수 있으며 이는 옐로스톤 국립공원의 환경과 다소 유사하다.

화성 지하의 물이 풍부한 환경은 지구에 비해 다소 열악한 화성 표면의 혹독한 조건으로부터 안전한 피난처를 제공할 수 있었다. Gale Crater의 온도는 겨울 밤에 화씨 영하 100도(섭씨 -73도) 아래로 떨어질 수 있으며 가장 따뜻한 오후에는 화씨 30도(-1℃))까지만 도달할 수 있다. 게일 분화구는 또한 훨씬 더 두꺼운 대기로 인해 지구 표면보다 훨씬 더 많은 방사선을 경험한다. 게일 분화구에서는 매일 골반 X-레이와 거의 같은 우주 방사선량에 노출될 것이다.

과학자들은 Gale Crater에 있는 이 오팔이 현대 화성 시대에 형성되었다고 예상하기 때문에 이러한 균열의 지하 네트워크는 표면보다 거주 가능성이 높다.

Gabriel은 “게일 분화구에서 발견된 광범위한 균열 네트워크를 고려할 때 잠재적으로 거주 가능한 지하 조건이 게일 분화구의 다른 많은 지역과 아마도 화성의 다른 지역으로 확장될 것으로 예상하는 것이 합리적”이라고 말했다.

화성에서 오팔을 찾는 것의 중요성은 미래의 우주 비행사에게 이점이 될 것이며 탐사 노력은 이러한 광범위한 수자원을 활용할 수 있다. 오팔 자체는 철과 같은 소량의 불순물과 함께 주로 실리카와 물의 두 가지 구성 요소로 구성된다. 오팔은 광물이 아니기 때문에 물은 결정 구조 내에 단단히 결합되어 있지 않다. 이것은 오팔을 갈아서 열을 가하면 오팔이 물을 방출한다는 것을 의미한다. 이전 연구에서 Gabriel과 다른 Curiosity 로버 과학자들은 이 정확한 과정을 시연했다.

연구팀은 두 개의 후광에 대해 수행한 전용 중성자 실험에서 1미터 후광에 약 1~1.5갤런의 물을 수용할 수 있음을 보여준다.