화성의 물은 사라진 것이 아니다 > 화 성

화성에 물이 존재했다는 중요한 실마리가 발견되었다.
과연 화성에서 생명체의 흔적은 찾을 수 있을지...

과거에 화성에는 대량의 물이 존재했다
인류가 처음으로 화성의 모습을 가까이에서 본 것은 1965년의 일이었다. 화성 탐사기
매리너 4호가 촬영한 화상으로 본 화성은 대기가 희박하고, 기온은 낮고, 건조한
크레이터 투성이의 황량한 행성이었다. 그 이후에도 화성 탐사는 계속되었으며, 매리너
9호나 바이킹 1, 2호 등으로부터 입수된 데이터를 통해 화성이 태양계에서도 최대급에
해당하는 거대한 화산이나 북아메리카 대륙을 횡단하는 정도의 긴 대협곡이라는 등
변화무쌍한 지형을 갖고 있다는 것이 알려졌다. 화성의 지표에는 과거에 대량의 물이
흐른 흔적으로 보이는 지형이 도처에서 눈에 띈다. 화성의 남반구에 있는 마리네리스
협곡은 깊이 최대 약 10km, 길이 약 4000km 이상이라는 규모의 대협곡인데, 이 협곡
에도 대량의 물이 흘렀다고 여겨지는 흔적이 남아 있다. 황량한 이 화성에 전에는
풍부한 물이 가득 찬 시대가 있었다는 것은 틀림없을 것이다.

화성의 대기나 극의 얼음에는 지금도 근소하지만 물이 포함되어 있다는 것이 알려져
있다. 그러나 액체 상태의 물이 지금도 존재한다는 것을 나타내는 증거는 전혀 없었다.
그렇다면 이러한 물은 어디로 가버린 것일까? 화성에서 사라져버린 물의 일부는
지하에 영구 동토의 얼음이 되어 묻혀 있는 것은 아닐까 하는 생각도 있다.

NASA의 화성 탐사기 ‘마스 글로벌 서베이어’는 이러한 연구에 새로운 전기를 마련하는
발견을 했다. 1996년 발사되어 1999년 3월부터 본격적인 화성 관측을 시작한 마스
글로벌 서베이어에 탑재된 정밀도 높은 카메라(MOC: Mars Orbiter Camera)가 촬영한
화성 표면의 화상에는 아주 최근에 액체 상태의 물이 흘렀다고 생각되는 흔적이 여러
차례 비쳐졌던 것이다. 이것은 지표로부터 상당히 얕은 지하에 물을 포함한 층이
존재할 가능성을 시사하고 있다. 더욱이 연구자들을 놀라게 한 것은 이러한 흔적이
발견된 장소의 90% 가까이가 남위 30。 이남과 화성 가운데서도 가장 한랭한 곳에
있었다는 사실이다. 이들의 흔적이 화성의 물은 어디로 갔느냐 하는 수수께끼를 풀 수
있는 중요한 실마리가 되리라는 것은 틀림없는 일이다.

화성에 물이 존재한다는 것은 무엇을 의미하는가

화성에 액체의 물이 존재하기 위한 조건
이전에 대량으로 존재했다고 생각되는 화성의 물은 현재와 같은 화성의 기압, 온도
등의 조건에서는 액체 상태로는 거의 존재하기가 불가능하다고 여겨지고 있다. 화성의
대기는 지구 대기 농도의 0.5∼1% 정도밖에 되지 않으며 기압도 아주 낮다. 또 기온은
평균 -60。C로서 매우 한랭하다. 물은 기압이 낮아지면 차츰 끓는 온도가 내려간다.
기압이 지구 대기압의 약0.5%(6.1mb), 온도가 0.01。C가 되면 기체, 액체, 고체(얼음)
의 세 가지 상태가 동시에 일어날 수 있는 ‘삼중점’이라는 상태가 된다. 그보다 더욱
기압이 내려가면, 고체의 얼음은 온도가 올라가더라도 액체의 물이 되지 않고 승화하여
바로 기체가 되어 버린다.

화성의 대기압은 이 삼중점에 가까운 6.1mb에 이르므로 화성과 같은 조건에서는
액체의 물이 존재한다는 것은 매우 어렵다. 이번에 관측된 물이 흐른 흔적에서도
침출한 물은 어느 정도 흐르다가 폭발적으로 끓어 기체가 되었으리라고 여겨지고 있다.
예컨대 지구의 고산에서도 기압이 낮으면 물이 끓는 온도는 낮아진다. 이 상태가
극단적으로 나타난 것이 바로 화성이라고 보면 된다. 지구에서는 물이 100。C에
끓는데 반하여 화성에서는 지역별 기후 조건에 따라 달라지지만 아무리 높아야 10。C
전후에서 끓어 오르고 마는 것이다.

이처럼 기압이나 기온이 낮은 상태에서 이러한 흔적을 만들어 낼 정도로 물이 흐를 수
있었던 조건으로 아래 그림과 같은 모델이 검토되고 있다(112쪽 그림). 우선 지하에
있는 물을 포함한 층의 표면이 대기와 만나 기화하면 기화열에 의해 이 부분이 식어서
얼음이 된다. 이 얼음이 댐의 역할을 하여 안쪽에 있는 물을 막는다(①). 막히게 된 물이
일정량 이상이 되면 이 얼음의 층을 깨고 일시에 물이 흘러 나와(②) 도랑을 만들어
낸다(③). 만일 액체의 물에 고농도의 염분이 포함되어 있다면 얼음으로 응고하는
온도가 내려가기 때문에 이러한 일이 가능해질지도 모른다.

생명이 존재할 가능성과 미래의 화성 탐사
생명이 존재하기 위해서는 일년 내내 액체의 물이 존재하는 것이 필요하다. 만약
지하에 액체의 물이 있고, 이것이 표면에 유출되었다 하더라도 곧 승화해 버리기
때문에 그러한 조건을 만족시키는 물이 있는지 없는지는 아직 분명하지 않다. 그러나
이번의 발견에 의하면 화성의 비교적 얕은 지하에 대량의 지하수가 존재할 가능성도
있다.

만일 화성에 대량의 액체상 물이 있다는 것이 확인된다면 화성에 생명이 존재할
가능성도 나올 수 있다. 또 앞으로의 화성 탐사에도 매우 큰 이익을 가져올 것이다.
유인 탐사가 이루어질 경우 화성과 지구의 궤도 관계로 착륙하고 나서 1년 이상 화성
에서 체류해야 한다. 이 동안 물은 생활 용수나 그 밖의 에너지원으로 사용되어야 할
것이다. 화성에 물이 있다면 지구로부터 가지고 갈 필요가 없기 때문에 탐사선을
보내는 데 소요되는 경비를 절감할 수 있다.

화성에 흐르는 물의 흔적은 화성이 단지 건조한 불모의 행성이 아니라 우리들이 그
진면목을 제대로 알지 못하는 매우 흥미 깊은 행성이라는 점을 새삼 일깨워 주고 있다.

* 관리자요원님에 의해서 게시물 이동되었습니다 (2004-08-21 18:02)