[아하! 우주] 탐사선 ‘인사이트’, 화성지진 500회 관측…내부구조 실마리 잡았다

미국항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘인사이트’호는 2018년부터 화성의 내부를 조사해왔다. 방법은 간단하다. 화성의 지진파(Marsquakes)를 측정해 이를 분석하는 것. 지진파는 물체의 상태에 따라 속도와 상태가 달라지므로 이를 분석하면 반대로 눈에 보이지 않는 내부 구조를 파악할 수 있다. 인사이트호는 지금까지 500회의 화성 지진파를 관측했는데, 이 가운데 50개 정도는 진도 2~4도 사이였다. 화성이 지질학적으로 죽은 행성임을 고려하면 생각보다 강한 지진을 관측한 셈이다. 덕분에 과학자들은 화성의 내부 구조를 이해하는 데 충분한 자료를 수집할 수 있었다.

인사이트호 연구팀은 정식논문으로 발표하기 전 중간 결과를 온라인으로 열린 제52차 달·행성 과학회의(LPSC)에 발표했다. 분석 결과 화성 핵의 반지름은 생각보다 큰 1,810~1,860㎞ 정도였다. 이는 예상보다 큰 수치로 과학자들은 그 이유를 알아내기 위한 후속 연구에 들어갔다.

행성 과학자들은 화성의 지진파를 측정하기 전에도 밀도, 질량, 구성 물질 등 주요 물리적 관측치를 토대로 화성 내부 구조를 이론적으로 예측했다. 이때 예측한 핵의 반지름은 1,794±65㎞였다. 화성의 핵은 지구의 핵처럼 철과 니켈 같은 무거운 금속이 풍부하지만, 화성의 낮은 밀도를 고려할 때 지구의 핵보다 가벼운 원소가 많고 전부 고체 상태일 것으로 추정됐다. 참고로 지구의 핵은 고체 상태인 내핵과 액체 상태인 외핵으로 구성돼 있어 화성보다 더 크고 무거울 뿐 아니라 더 복잡한 구조로 돼 있다.

이번 연구는 행성 내부 구조에 대한 이론적 예측이 실제 결과와 어느 정도 일치하지만, 동시에 100% 맞는 것은 아니라는 사실도 보여줬다. 따라서 다른 행성의 내부 구조에 관한 이론적 추정 역시 실제 값과 조금씩 다를 가능성이 있다. 왜 이런 차이가 일어났는지 알아내 현재 이론과 모델을 수정한다면 금성이나 수성처럼 아직 지진파를 확인하지 못한 지구형 행성의 내부 구조를 더 정확히 예측할 수 있을 것이다.

현재까지 인류가 지진파를 측정해 내부 구조를 확인한 천체는 지구, 달, 화성 세 개뿐이다. 과학자들은 미래에 다른 천체의 지진파도 측정할 계획이다. 내부에 바다가 있을 것으로 예상되는 목성의 위성 유로파나 토성의 위성 엔켈라두스가 가장 유력한 후보다. 지진파를 통해 내부를 들여다보려는 인류의 호기심은 화성에서 멈추지 않을 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com