화성 운석이 들려주는 ‘화성 내부’의 비밀 [아하! 우주]

화성 운석은 붉은 행성 안에 무엇이 있는지에 대한 단서를 품고 있다.​

머지않은 미래에 인류는 화성에서 토양 샘플을 지구로 가져올 예정이다. 하지만 그때까지는 우리가 지금 확보하지고 있는 것을 활용해야 한다. 다행스럽게도 지구에 충돌한 화성발 운석 덕분에 실제로 그 같은 작업할 수 있는 화성 물질이 일부 존재하고 있다.​

미국 캘리포니아 대학 샌디에이고 스크립스 해양학 연구소의 과학자들은 이러한 운석을 연구하고 있으며, 그들은 연구에서 실제로 화성의 초기 형성에 대한 중요한 통찰력을 얻었다. ​

특히 그들은 화성의 지각과 맨틀 구조에 대한 정보를 수집했다. 운석은 화성이 대기에 따라 변화된 상부 지각과 복잡한 내부 지각을 가지고 있음을 보여준다. 그들은 또한 특정 유형의 화산을 생성하기 위해 지각을 통해 내부 물질이 분출되는 맨틀이 있다고 제안한다.

운석은 또한 화성의 내부 구조 전체를 파악할 수 있는 저류암(貯留巖, reservoir)이 있음을 나타낸다. 저류암이란 지질학에서 석유나 천연 가스를 보유할 수 있는 공극과 투수성이 있는 암석층을 일컫는다.​

이번 연구의 주저자인 스크립스 해양학 지질학자 제임스 데이는 성명을 통해 “화성의 운석은 화성에서 얻을 수 있는 유일한 물리적 물질”이라고 전제하면서 “이를 통해 우리는 정밀하고 정확한 측정을 수행한 다음 화성 내부 및 화성 표면 근처에서 발생한 프로세스를 정량화할 수 있으며, 화성에서 진행 중인 퍼서비어런스 탐사선 작업과 마찬가지로 화성 구성에 대한 직접적인 정보를 얻을 수 있다”고 덧붙였다.​

데이 팀은 두 가지 특정 유형의 화성 운석, 즉 나클라이트(nakhlites)와 샤시그나이트(chassignites)를 연구했다. 약 13억 년 전 화성의 화산계에서 형성된 이 운석은 약 1,100만 년 전 운석 충돌 후 화성에서 방출된 후 지구에 충돌했으며, 그 이후로 세계 전역에서 발견되었다.​

데이는 “나클라이트와 샤시그나이트 운석이 동일한 화산계에서 왔으며, 대기와의 상호 작용에 의해 변경된 화성 지각과 상호 작용했다는 사실을 확인함으로써 화성의 새로운 암석 유형을 식별할 수 있다”고 밝혔다.​

화성과 지구 화산 활동 사이의 유사점과 차이점도 새롭게 발견됐다.

그는 “한편으로는 하와이의 오아후와 같은 곳에서 최근 화산활동과 비슷한 방식으로 나클라이트와 샤시그나이트가 형성되었으며, 새로 형성된 화산이 맨틀을 눌러 추가적인 화산활동을 일으키는 지각력을 생성했다”면서 “반면에 화성의 저류암은 매우 오래되어 붉은 행성이 형성된 직후 서로 분리되었다. 지구상에서는 판 구조론이 시간이 지남에 따라 저장소를 다시 혼합하는 데 도움이 되었다”고 설명했다. ​

그런데 과학자들은 이 운석이 화성에서 왔다는 것을 어떻게 알 수 있을까? 우선, 지질학적으로 볼 때 그들은 매우 젊다는 것을 알 수 있다. 따라서 최근에 활동한 행성에서 유래했음이 틀림없다. 그러나 아마도 더 중요한 것은 운석이 1970년대 NASA의 바이킹 착륙선에 의해 측정된 화성 대기의 구성을 포함하고 있다는 사실이다.

​관련 논문은 5월 31일 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com