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[데일리포스트=김정은 기자] 화성은 태양계 행성 중 가장 지구 환경에 가까워 외계 생명체가 서식할 가능성이 있는 만큼 다양한 연구·조사가 이루어지고 있다. 

◆ 기대를 모은 화성 극관 밑 '호수'의 존재 

이러한 연구 중에서도 화성 지표 아래에 거대한 호수가 존재한다는 연구 보고는 크게 주목 받았다. 화성에 존재하는 물은 2008년 5월 화성 북위 68도 근처에 착륙한 탐사선 피닉스호가 그 존재를 처음으로 발견하면서 알려졌다. 

화성 대기는 얇아 물이나 얼음이 공기에 닿으면 대기압 영향으로 쉽게 증발하게 된다. 이에 화성의 물과 얼음 대부분은 지하에 존재하는 것으로 추정되고 있다.

NASA는 화성탐사선이 촬영한 지표에 노출된 얼음 사진을 2018년에 공개한 바 있다. 

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같은 해 이탈리아 국립 천체물리학연구소(INAF)의 로베르토 오로세이 박사 연구팀은 '마즈 익스프레스'(Mars Express)에 장착된 레이더 장비 '화성 표면 아래 및 전리층 음향 첨단 레이더'(MARSIS)로 관측한 데이터를 토대로 극관(polar ice) 아래에 호수가 존재하는 증거를 발견했다고 발표했다. 

호수로 의심되는 레이더 신호 ⓒ 데일리포스트=이미지 제공/ESA/NASA/JPL-Caltech

그리고 2020년 9월 오로세이 박사 연구팀은 수㎞ 빙하 아래에 염분 농도가 높은 3개의 호수가 존재한다는 추가 연구 결과를 발표했다. 논문은 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 게재됐다. 

ⓒ 데일리포스트=Nature Astronomy

화성 남극이라도 수㎞ 빙하 아래는 지열 및 빙하와 기반암의 마찰 등 다양한 열원에 의해 물이 녹아 호수를 형성할 수 있어, 이론적으로 액체 상태의 물의 존재는 충분히 가능한 것으로 여겨졌다. 그리고 이는 화성의 생명체 존재 가능성을 높이는 연구 결과로 큰 주목을 받았다. 

한편, 2019년 NASA 실뱅 피코 연구원이 화성 지하에 존재하는 얼음의 위치를 나타내는 지도를 최초로 공개하기도 했다. 당시 연구 결과는 과학 학술지인 '지구물리학연구회보(Geophysical Research Letters)'에 게재됐다. 

아래 이미지가 실뱅 피코 연구팀이 제작한 화성 지하에 존재하는 얼음 분포도다.

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파란색과 보라색 등 차가운 색으로 나타낸 부분은 지표에서 불과 30cm 미만에 얼음이 존재하며, 노란색과 주황색 등 따뜻한 색은 지표면으로부터 60cm 이상 떨어진 곳에 얼음이 있다는 것을 나타낸다. 

◆ 화성 지하에는 물이 없다?...특수 점토 광물로 추정 

하지만 최근 이루어진 연구에서 화성 지하에 존재하는 것은 '얼어붙은 점토'일 가능성이 부상하고 있다.

캐나다 요크 대학의 아이작 스미스(Isaac Smith) 박사 역구팀이 마즈 익스프레스 측정 데이터를 다시 분석한 결과, 액체상태의 물이 존재할 수 없는 저온 지점에서도 '액체 상태의 물이 존재한다'는 측정 결과를 발견했다. 

ⓒ 데일리포스트=Geophysical Research Letters

스미스 박사는 "현재 화성에 대해 알려진 사실로 추정하면 오로세이 박사 연구팀이 밝힌 호수가 존재한다는 지점에 액체 상태의 물이 존재하려면 보다 높은 온도가 필요하다"며 마즈 익스프레스의 레이더가 물 이외의 물질에 반응했을 가능성이 있다고 주장했다. 

논문은 지구물리학연구회보'(Geophysical Research Letters)에 게재됐다. 

스미스가 이끄는 연구팀은 마즈 익스프레스의 레이더가 반응한 물질이 화성에 많이 존재하는 점토의 일종인 '스멕타이트(smectite,녹점토)'라는 가설을 세웠다. 

실제로 연구팀이 영하 45도까지 냉각시킨 스멕타이트에 물을 포함시켜 레이더에 인식시킨 결과, '액체 상태의 물'을 나타내는 측정 결과를 얻을 수 있었다.

화성 남극의 얼음 ⓒ 데일리포스트=NASA

또 연구팀이 화성 남극 주변에서 측정된 데이터를 분석한 결과, 다량의 스멕타이트가 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 스미스 박사는 "이러한 점토는 화성에 물이 대량으로 존재하던 과거부터 화성에 존재했다"며 스멕타이트가 과거 액체 상태의 물을 흡입한 후 얼어붙은 것으로 추정하고 있다.

한편, 연구팀은 "화성에서 발견된 다른 종류의 점토도 스멕타이트처럼 레이더에 반응할 것으로 예상하고 있다. 이에 대해서도 연구를 이어갈 생각이다"라고 밝혔다. 

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