[핵잼 사이언스] 지구에 떨어진 ‘화성 운석’의 비밀…“44억 년 전부터 물 존재”

8년 전인 2012년, 아프리카 사하라 사막에서 발견된 화성 운석 하나에서 화성에는 44억 년 전부터 물이 존재했다는 사실을 알아냈다고 행성 과학자들이 밝혔다.

프랑스 파리지구물리연구소(IPGP) 등 국제연구진은 새로운 연구에서 ‘NWA 7533’이라는 이름이 붙여진 이 운석의 광물 구성에서 산화 작용이라는 화학적 특징을 확인했다. 이는 당시 물이 형성되면서 일어난 반응을 의미한다.

행성 과학자들은 적어도 37억 년 전부터 화성에 물이 존재했다는 사실을 알고 있었다. 하지만 이번 연구에서는 이전 연구에서 밝혀진 NWA 7533의 형성 시기가 44억 년 전이라는 점과 새롭게 밝혀진 광물 성분을 고려함으로써 화성에는 기존 이론보다 7억 년 더 전인 44억 년부터 물이 존재했다고 이들 연구자는 추정했다.

만일 기존 생각보다 이른 44억 년 전부터 화성에 물이 존재했다는 이론이 맞는다면 물이 행성 형성 초기에 어떤 과정의 자연스러운 부산물일 가능성이 있다는 점을 시사하는 것이다. 이는 물이 어디에서 왔는지에 관한 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있어 결국 외계생명체의 기원에 관한 이론에도 영향을 줄 수 있다.

과학자들은 지난 2013년 중량 84g의 화성 운석 NWA 7533의 형성 시기가 44억 년 전으로, 현존하는 어떤 화성 운석 중에서도 가장 오래된 것이라고 발표했었다.

이에 대해 연구진은 “NWA 7533의 표본에 대해 화학적 지문을 검출하는 서로 다른 4가지 분광 분석법을 수행했다. 우리는 마그마의 산화 작용에 관한 강력한 증거를 찾아냈다”면서 “운석 속 화성 쇄설암이나 파편화한 암석은 마그마로부터 형성됐으며 일반적으로 충돌과 산화 작용에 의해 발생한다”고 설명했다. 이어 “이 산화 작용은 44억 년 전 화성 지각의 일부를 녹인 충격 동안 그곳에 물이 존재했다면 일어날 수 있었던 과정”이라고 덧붙였다.

이번 분석은 또 그로 인한 영향이 많은 수소를 방출하게 했으리라는 점을 시사한다. 이 점에 대해는 “화성이 이미 이산화탄소라는 두꺼운 단열성 대기를 지닌 상황에서 수소 방출은 행성 온난화에 관여했을 것”이라고 연구진은 추정했다.

이번 연구자들은 NWA 7533 외에도 2011년 같은 지역에서 발견된 또다른 화성 운석인 NWA 7034의 표본을 얻어 분석했다. 여기서 NWA는 발견지인 북서아프리카(North West Africa)를 뜻하며, 그뒤에 붙는 숫자는 국제행성과학기구인 운석학회가 공식으로 운석을 승인한 순서를 보여준다.

화성에 착륙한 로버들이 수집한 증거와 비교한 덕분에 이들 두 운석이 모두 화성에서 왔다는 사실을 잘 알려졌다. NWA 7533의 화성 기원을 확인하는 데는 1970년대 미국항공우주국(NASA)의 바이킹 임무에서 수집한 자료와 비교가 이뤄졌었다. 바이킹 임무는 인류가 만든 장비를 최초로 화성 표면에 착륙시킨 것이었다.

연구진에 따르면, 이들 운석 중 일부는 NASA 바이킹이 분석한 화성 대기 자료와 일치하는 갇힌 기체를 포함한다. NWA 7533과 검은 미인(Black Beauty)으로 더 잘 알려진 NWA 7034은 다른 외계 운석들과 구별되지만, 같은 산소 동위원소 비율을 갖고 있어 같은 모체에서 떨어져 나왔다는 것을 보여준다.

이 점에 대해 연구진은 “두 운석은 모두 같은 사건에 의해 지구에 떨어졌지만 아마 대기권 진입 중 파편화해 사하라 사막에 흩어졌을 것”이라면서 “나중에 사람들이 따로 수집했기에 서로 다른 이름을 얻게 됐다”고 말했다.

NWA 7034는 2013년 형성 시기가 21억 년 전으로 밝혀져 NWA 7533에 이어 두 번째로 오래된 화성 운석으로 기록됐다. 과학자들은 당시 크리켓 공 크기의 NWA 7034 운석에는 지구에서 발견된 다른 어떤 화성 운석보다 많은 물의 존재 증거가 남아 있다고 말했다. NWA 7034의 일부분은 모로코 운석 상인으로부터 이를 구매한 한 미국인에 의해 뉴멕시코대학에 기증됐다. 오늘날 존재하는 많은 화성 운석은 이들 암석이 카사블랑카 시장에서 거액의 돈을 받을 수 있다는 것을 잘 아는 베두인 부족에 의해 사하라 사막에서 발견됐다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(10월 30일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr