[아하! 우주] 달라도 너무 다른 화성의 두 얼굴

-지름 3,200km 천체가 화성 남극을 강타했다

화성 정착촌 건설과 2030년까지 화성에 인류 진출 등, 연일 이슈가 되며 인류의 제2 고향으로 떠오르고 있는 화성이란 과연 어떤 행성일까?

화성의 커다란 특징 중 하나는 남반구와 북반구가 달라도 너무 다르다는 점이다. 북반구는 저지대로 밋밋하지만, 남반구는 화산작용으로 산악지대가 광대하게 펼쳐져 있다.

화성의 남·북반구가 크게 다른 데는 그만한 사연이 있다. 과학자들은 하나의 행성에서 남·북반구가 이처럼 다른 것은 태양계를 뒤집어봐도 찾아보기 어려운 사례라고 밝힌다. 무엇이 화성의 남·북반구를 이처럼 다르게 주물러놓았단 말인가?



화성의 북반구는 화산이 없으며, 전반적으로 밋밋한 저지대가 형성되어 있는 반면, 남반구는 전 지역에 걸친 수많은 화산으로 인해 산악지대로 되어 있다.

이러한 화성의 양분된 특성의 기원에 대해서 여러 이론과 추측들은 있었지만 정론은 없었다. 그런데 최근 스위스연방공과대학의 지질학자 조바니 레오네 교수 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 태양계 초기에 커다란 천체가 화성의 남극에 충돌함으로써 이러한 특성을 만들어냈다는 결론을 내렸다.

마그마 바다를 형성한 에너지를 계산해볼 때 화성 남극을 강타한 천체는 적어도 지름은 화성의 2분의 1로 달보다 약간 작고, 질량은 10분의 1이 되는 것으로 드러났다. '대충돌'은 거대한 에너지를 분출시켜 마그마 대양을 형성해냈고, 남반구 전역에 걸쳐 확정되어 지금과 같은 산악지대로 된 화성의 남반구를 형성했다.

컴퓨터 시뮬레이션에 따르면, 철을 많이 포함한 충돌 천체의 크기는 적어도 지름이 3200km는 넘는 것으로, 초속 5km의 속도로 화성을 들이받았다고 연구자들은 밝힌다. 충돌 시기는 화성이 형성된 지 4백만 년에서 1500만 년 사이의 기간으로 추정되고 있다.

당시 화성의 지각은 대단히 얇아 마치 아이스크림을 둘러싼 초콜릿 껍질 같았을 거라고 연구자들은 말한다. 그리고 그 얇은 껍질 아래는 액체 상태의 맨틀 물질이 채워져 있었을 것이라고 연구자들은 생각하고 있다.

대충돌이 일어났을 때 당연히 화성은 그만큼 덩치가 커졌다. 특히 철분이 많이 보태진 셈이다. 화성이 붉게 보이는 이유는 이 철분들이 산화한 까닭이다.

대충돌은 그 후 30억 년에 걸친 화산시대의 막을 열었다. 특히 화성 적도 부근에서 솟아오른 엄청난 양의 맨틀 물질이 남극을 향해 흘러넘쳐 남반구 전역을 뒤덮기에 이른 것이다.

이러한 화성의 지질활동은 대개 30억 년 동안 계속되다가 마침내 멈추었다. 그 후로 붉은 행성 화성은 어떤 화산활동도 없었고 자기장도 존재하지 않았다. 이것은 관측과 측정으로 검증된 사안이다.

이 연구결과에 반대되는 이전의 이론은 화성 북반구에 거대한 충돌이 있었거나, 자잘한 많은 충돌이 있었을 거라는 가설이다.

어쨌든 인류가 화성에 정착촌을 건설하려면 밋밋한 저지대인 북반구가 유리할는지, 아니면 화산작용으로 산악지대가 광대하게 펼쳐져 있는 남반구가 유리할는지, 면밀한 연구와 검토가 뒤따라야 할 것으로 보인다.

이광식 통신원 joand999@naver.com