화성에 강과 호수가 있었다는 것을 어떻게 알까?
지금의 화성은 춥고 메마른 사막이지만, 오래전에는 여러 지역에 강과 호수가 있었다. 물이 깎은 계곡, 강물이 쌓은 삼각주, 물과 반응해 만들어진 광물이 서로 같은 과거를 가리킨다. 과학자들은 이 증거들을 함께 읽어 사라진 물의 역사를 되짚는다.
그렇다고 화성 전체가 오랫동안 따뜻한 바다로 덮여 있었다는 뜻은 아니다. 물이 흐른 시기와 지속 시간은 지역마다 달랐을 수 있으며, 추운 환경에서 얼음이 녹는 일이 되풀이됐다는 설명도 연구되고 있다. 확실한 것은 화성의 표면이 처음부터 지금처럼 메마르지는 않았다는 점이다.
- 약 3,390km 지구의 절반 정도인 화성의 반지름
- 24시간 37분 지구의 하루와 비슷한 화성의 하루
- 687일 화성이 태양을 한 바퀴 도는 데 걸리는 지구 날짜
- 두 개의 위성 포보스와 데이모스라는 작고 울퉁불퉁한 달
화성의 붉은색은 어디서 왔을까?
화성의 암석과 흙에는 철을 품은 광물이 많다. 이 광물이 지구에서 쇠가 녹스는 것과 비슷하게 산화한 뒤 먼지로 잘게 부서져 넓은 지표를 덮었다. 바람이 먼지를 대기 중으로 띄우기 때문에 멀리서 본 행성 전체도 붉게 보인다.
가까이에서 보면 표면은 붉은색 한 가지가 아니다. 갈색과 황금색 흙, 검은 암석, 밝은 광물도 함께 나타난다. ‘붉은 행성’은 모든 땅의 색이 같다는 뜻이 아니라, 산화한 철 먼지가 멀리서 보이는 대표 색을 만든다는 이름이다.
제제로의 마른 삼각주는 무엇을 보여 줄까?
퍼서비어런스 로버가 탐사하는 제제로 충돌구에는 부채처럼 펼쳐진 삼각주가 남아 있다. 35억 년보다 더 오래전, 강물이 충돌구 벽을 넘어 들어와 호수를 만들고 모래와 진흙을 쌓았다. 궤도 관측은 삼각주 퇴적물에서 물에 의해 변한 점토와 탄산염 광물도 확인했다.
삼각주는 강물이 호수로 들어가며 느려질 때 운반하던 물질을 내려놓아 생긴다. 퍼서비어런스가 촬영한 퇴적층에는 비교적 잔잔한 호수뿐 아니라, 나중에 큰 바위를 옮길 만큼 거셌던 홍수의 흔적도 있다. 제제로의 물 역사는 한 번 채워졌다가 조용히 마른 단순한 이야기가 아니었다.
- 강물이 길을 냈다 흐르는 물이 충돌구 벽의 통로를 지나 모래와 진흙을 운반했다.
- 호수와 삼각주가 생겼다 물의 속도가 느려지며 운반하던 물질이 층층이 쌓였다.
- 거센 홍수가 지나갔다 뒤늦은 물살이 큰 바위까지 삼각주 쪽으로 옮겼다.
- 호수는 말랐다 기후가 달라진 뒤 물은 사라졌지만 지형과 암석층은 남았다.
- 로버가 기록을 읽는다 카메라와 분석 장비로 암석을 조사하고 일부 시료를 밀봉했다.
강줄기 모양의 계곡, 부채꼴 삼각주, 물과 반응한 광물이 같은 장소에서 이어질 때 오래전 호수의 역사가 드러난다.
물과 두꺼운 대기는 어디로 갔을까?
오늘날 화성의 대기는 지구보다 훨씬 얇아서 액체 물이 표면에 오래 머물기 어렵다. 그러나 물이 완전히 없어진 것은 아니다. 극지방과 지표 가까운 땅속에는 얼음이 있고, 일부 물은 암석을 이루는 광물 안에 들어가 있다.
2021년에 발표된 화성 물순환 모형은 초기 물의 약 30~99%가 지각 광물에 갇혔을 가능성을 제시했다. 범위가 매우 넓다는 사실은 정확한 양이 아직 확정되지 않았음을 보여 준다. 화성의 물은 일부가 우주로 빠져나갔지만, 전부 같은 길로 사라진 것은 아니다.
대기의 많은 부분은 우주로 빠져나갔다. MAVEN 궤도선은 2014년부터 2025년까지 태양의 자외선과 태양풍이 화성 상층 대기의 입자를 떼어 내는 과정을 관측했다. 아르곤 원자의 비율을 이용한 분석에서는 화성 대기에 있던 아르곤의 약 65%가 우주로 손실된 것으로 추정됐다. 이 결과는 태양의 영향이 오랜 시간 대기를 얇게 만드는 데 큰 역할을 했음을 보여 준다.
‘잠재적 생명지표’는 생명 발견일까?
아니다. 퍼서비어런스가 2024년 ‘체야바 폴스’ 암석에서 채취한 시료에는 유기 탄소를 품은 진흙암과 철·황 성분의 광물이 모인 작은 반점이 있다. 2025년 Nature 논문은 이 조합을 생명 활동과 맞을 수도 있는 잠재적 생명지표로 분류했다.
잠재적 생명지표는 생명을 확인했다는 말이 아니다. 생물이 만든 흔적일 가능성과 생명 없이 일어난 화학 반응일 가능성을 모두 따져야 한다는 뜻이다. 유기물도 그 자체로 생명의 증거는 아니다.
연구진은 생물이 관여하지 않은 여러 반응도 검토했지만, 현재 로버의 장비만으로 어느 설명이 맞는지 결정하지 못했다. 퍼서비어런스는 이 암석의 시료를 밀봉해 보관하고 있다. 더 민감한 장비를 이용한 분석과 추가 연구가 있어야 광물, 유기물, 반점이 만들어진 과정을 가려낼 수 있다.
붉은 사막에는 여러 종류의 증거가 남아 있다
화성의 붉은 먼지는 현재의 건조한 환경을 보여 주지만, 그 아래의 계곡과 삼각주와 광물은 물이 있던 과거를 기록한다. 제제로에서는 잔잔한 호수와 거센 홍수가 서로 다른 암석층을 남겼고, 대기와 물도 모두 한 가지 경로로 사라지지 않았다.
그래서 화성의 역사는 사진 한 장이나 특별한 광물 하나로 결정되지 않는다. 지형의 모양, 암석층의 순서, 광물의 성분, 대기의 원자 비율이 서로 맞아떨어질 때 행성이 어떻게 변했는지 더 분명해진다. 화성은 메마른 사막이면서 동시에 오래전 환경 변화의 기록을 보존한 행성이다.
출처
- NASA Science — Mars Facts
- NASA Science — Mars 2020: Perseverance Rover
- NASA Science — Perseverance Science Highlights
- NASA JPL — New Study Challenges Long-Held Theory of Mars’ Water
- NASA Science — MAVEN
- NASA — Perseverance Potential Biosignature
- Nature — Redox-Driven Mineral and Organic Associations in Jezero Crater