화성은 과거 생명에 중요한 물로 덮여 있었고, 지표의 물이 없어진 현대에도 지하에 얼음 등의 형태로 물이 존재하고 있다고 생각되는데, 새로운 연구에서는, 태양계 최대의 화산이기도 한 화성의 올림포스산이나 부근의 산들에, 있을 수 없다고 생각되었던 "물의 서리"가 내리고 있는 것이 판명되었다.
올림포스산은 화성의 적도 부근에 펼쳐진 타르시스라고 불리는 지역에 있으며, 지표로부터 약 2만 7000m의 높이를 자랑한다. 올림포스 산 부근에도 아스클레우스 산, 파보니스 산, 아르시아 산과 같은 거대한 화산군(타르시스 삼산)이 이어져 있다.
미국 브라운대학의 행성과학자로 당시 스위스 베른대학 박사과정에 재학 중이던 아드마스 발렌티나스 씨는, 유럽우주기구(ESA)의 화성탐사선인 트레이스 가스 오비터의 데이터를 분석하는 연구를 수행.
트레이스 가스 오비터에 탑재된 컬러 스테레오 표면 화상 시스템(CaSSIS)이라고 하는 기기가 촬영한 3만장 이상의 고해상도 컬러 화상을 분석한 결과, 무려 올림포스산이나 타르시스 삼산의 정상 부근에 "물의 서리"가 있는 것이 판명. 이 결과는 트레이스 가스 오비터에 탑재된 분광계(Nadir and Occultation for Mars Discovery)와 화성 탐사선 마스 익스프레스에 탑재된 고해상도 스테레오 카메라에서도 검증되었다.
아래 이미지는, 올림포스 산 정상에 내린 서리를 고해상도 카메라로 촬영한 사진으로, 화산 정상이나 칼데라에 내리는 서리는 화성의 추운 시기에만, 머리카락 정도의 얇기 때문에 일출 전후 태양열로 증발할 때까지 불과 몇 시간 동안만 형성된다는 것. 서리층 자체는 매우 얇지만, 서리가 내리는 범위가 상당히 광대하기 때문에 전체 수분량은 약 1억 1100만 리터(올림픽 수영장 60개 분량)에 상당한다고 한다.
흰 테두리로 둘러싼 서리 부분을 확대하면 이런 느낌.
올림포스 산의 산체와 서리를 시뮬레이션하여 작성한 이미지가 이것. 이번 발견은 화성 적도 부근에서 물의 서리가 발견된 첫 사례라는 점에서, 그동안 고려되어 온 화성의 기후역학에 의문을 제기하고 있다.
지구의 감각으로 보면, 비록 적도 부근이라고는 하지만 해발 2만m가 넘는 산꼭대기라면, 서리가 내려도 이상하지 않은 것처럼 느껴진다. 그러나 화성에서는 대기의 얇음에 따른 낮은 대기압과 일조조건 등으로 인해, 산 정상 부근도 평원과 그다지 기온이 변하지 않는 환경이기 때문에, 해발고도가 높아도 서리가 내리지는 않을 것으로 여겨졌다고 한다. 발렌티나스 씨는 "화성의 적도 부근에서 서리가 발생할 가능성은 낮다고 생각했습니다"라고 말한다.
연구팀은, 산 정상 부근이나 칼데라를 지나는 공기의 순환이, 추운 아침에 서리가 내릴 정도로 시원하고 습도가 있는 기후를 만들어내고 있는지도 모른다고 생각하고 있는데, 발렌티나스 씨는 "고대 화성에는 화산에 강수나 강설이 있었는지도 모릅니다. 우리가 보고 있는 것은, 고대의 기후 사이클의 자취일지도 모릅니다"라고 코멘트.
이번 연구 결과를 바탕으로, 화성의 적도 부근에서 서리가 어떻게 형성되는지를 모델화함으로써, 화성의 물이 어디에 있는지와 같은 수수께끼를 해명하거나, 생명 탐사에 필요 불가결한 화성의 복잡한 대기역학을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다.
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