유럽의 우주선이 화성 북단 부근 표면 밑에서 두텁게 쌓인 얼음물을 탐지했습니다. 이 발견과 화성 내 다른 곳의 분화구에서 나타난 얼음의 흔적은 화성이 지금보다 따뜻하고 습했던 초기에는 물이 자유롭게 흘렀을 것임을 밝혀낸 앞서 미 항공우주국의 탐사결과를 강력히 뒷받침하고 있습니다.
화성 지하에 대한 레이더를 이용한 깊이 측정은 올해 초 유럽 우주국이 발사한 우주선`화성특급’ (Mars Express)이 처음 실시했고 그 결과는 과학잡지 <사이언스>에 최근 게재됐습니다. 화성특급은 2003년 12월 화성에 도달했지만 장비 배치가 지연되는 바람에 이 레이더는 13개월이 지나서야 사용할 수 있었습니다. 이 때문에 결과가 늦게 나오긴 했지만 그래도 그 결과는 자료를 해석하는 과학자들을 실망시키지 않았습니다.
이 레이더는 화성 표면 아래층에 음파를 반사해 이 음파가 어떻게 반사되는지 여부로 다양한 높이나 혹은 어떤 물질의 구성과 조직에 대한 정보를 알게 됩니다. 이 자료를 판독하는 과학자 가운데 한 명인 미 항공우주국 (나사)의 제프리 프로트씨는 자료는 화성 표면과 아마도 얼음이 섞인 모래로 이뤄진 더 낮은 층 사이에 묻혀 있는 순수한 얼음층을 보여준다고 말합니다. 프로트씨는 파리에 소재한 유럽우주국 본부에서 기자들과 만난 자리에서 이런 해석은 얼음으로 된 것이 분명한 상층부와 그 밑의 얼음이 섞인 모래에 공명된 레이더 영상을 토대로 이뤄진 것이라고 말합니다.
“이 두 신호의 특성에 대한 분석을 통해 두 공명 사이에 약 1.8 킬로미터 두께의 얼음물이 존재하는 것을, 그리고 아래층 공명의 강도를 통해서는 이 얼음물이 거의 순수한 상태임을 알 수 있습니다. 흡수측정 결과는 먼지성분이 2% 혹은 그 이하로 매우 작은 상태임을 보여줍니다.”
화성특급은 화성의 적도 지역에서 직경 250 킬로미터의 얕은 고리를 탐지했는데 이는 화성 주변을 도는 미국의 우주선이 이전에 탐지하지 못한 운석 낙하로 인한 분화구로 여겨지는 표면 밑에 자리잡고 있습니다. 과학자들은 이 것이 얼음물이 풍부한 두터운 물질층을 포함하고 있을지 모른다고 설명합니다.
과학잡지 <네이처>에 게재된 또다른 논문은 오래된 화성 물에 대해 더욱 자세히 묘사하고 있습니다. 적외선 빛 방출을 측정하는 화성특급의 탐사기구가 흙을 포함하고 있는 곳을 여러 곳 발견했는데, 이 흙은 물이 오랫동안 그 안에 잠긴 화산바위와 섞인 데 따라 생성된 것입니다.
이 기구는 또 소금물로부터 침전된 수화 황산염으로 불리는 혼합물을 탐지했습니다. 이 같은 발견은 미국의 궤도위성과 2개의 지상 로봇 탐사선이 얻어낸 바 있는 것처럼 화성에 한때 원시적인 형태의 생물체 존재를 가능하게 했을 물이 있었음을 시사하는 기존의 증거를 뒷받침하는 것입니다. 하지만 이 장치들로는 이 물이 언제 존재했는지 밝혀낼 수 없습니다.
화성특급의 과학자들은 자신들의 자료를 다른 기구들로부터 얻은 자료와 함께 검토한 결과 물이 화성을 뒤덮은 것은 초창기 때 뿐이며 이후 곧 말라버린 것으로 결론지었습니다. 베를린 자유대학교의 게르하르트 노이쿰 연구원은 이를 다음과 같이 설명합니다.
“우리는 기존의 견해 일부를 수정해야 할지도 모릅니다. 초창기 화성이 따뜻하고 습했다는 주장이 있지만 실제로는 최소한 대부분의 시기에 걸쳐 화성은 그다지 따뜻하거나 습하지 않았을수도 있습니다. 화성은 아주 일찍, 35억년 전에 물이 말라버렸습니다. 이는 실로 놀랄만한 일입니다.”
그러면 그 물은 어디로 갔는지, 이 질문에 대한 한가지 추론은 화성은 초기에 지구처럼 태양의 치열한 방열로부터 두터운 대기를 막아주는 자장을 잃었다는 것입니다. 태양의 입자들은 화성으로부터 이산화탄소 대기를 빼앗아 간 것으로 여겨지며 이로써 물을 증발시키고 생존했을지도 모르는 어떤 형태의 생물체든 사망케해 얼음만 남겼다는 것입니다. 프랑스 천체물리학연구소 소속의 화성특급 연구 과학자인 장-피에르 비브링씨는 미래의 조사작업은 인공위성이 그 같은 생명체의 잔해일 가능성이 있는 것으로 탐지된 흙에 집중된다고 설명합니다.
“만일 화성에서 어떻게건 생명이 시작된다면 이는 아마도 흙이 풍부한 지역에서가 될것입니다. 더구나 이 흙의 무기물 자체는 만일 생명이 실제로 시작된다면 그 생명은 흙안에서 이루어 질수 있을 것입니다. 앞으로 화성에서 생물학적 유산을 찾는 일에 나선다면 흙 무기물을 지구로 가져와야 할 것입니다.”
화성특급, Mars Express는 내년에는 화성 표면이나 그 부근에 남아 있을지 모르는 물을 탐색하는 일에 발벗고 나설 것이라고 미 항공우주국의 제프리 프로트씨는 말합니다.
(영문)
A European spacecraft has detected deep deposits of water ice beneath Mars' surface near the planet's north pole. This finding and the hint of ice in buried craters elsewhere on Mars add strong evidence to earlier U.S. space agency findings suggesting water flowed freely in the Red Planet's early days when it was warmer and wetter.
The first radar soundings of the Martian underground were taken by the European Space Agency's Mars Express earlier this year and the results just published in the journal Science.
The spacecraft arrived at Mars in December 2003, but 13 months passed before its radar could be used because of a delay in the instrument's deployment. Although the results are late in coming, they have not been disappointing to the scientists interpreting the data.
The radar bounces sound waves off layers below the surface. The way they reflect can show height variations or provide information about a material's composition and texture.
One of the scientists reading the radar data, Jeffrey Plaut of the U.S. space agency NASA, says they reveal almost pure ice deposits in layers buried between the Martian surface and a lower layer probably composed of sand mixed with ice. He told reporters at European Space Agency headquarters in Paris that this interpretation is based on radar images echoed off the top of the apparent ice and the sandy mixture below it.
"The results of our analysis of the characteristics of these two signals suggests that there is about 1.8 kilometers thickness of water ice between these two reflections and that from the intensity of the lower reflection, that water ice has to be nearly pure," he said. "Our absorption measurement indicates that the dust component has to be very small, on the order of two percent or less."
At the equatorial region of Mars, the Mars Express radar detected a shallow 250-kilometer diameter ring below the surface that might be an impact crater not previously detected by U.S. spacecraft orbiting the planet. The researchers suggest that it might contain a thick layer of material rich in water ice.
Another paper in the journal Nature describes further hints of ancient Martian water. A second Mars Express instrument that measures infrared light emissions found many places containing clays, the result of water mixing with volcanic rock immersed in it for a long time. It also detected compounds called hydrated sulfates that form as deposits from salt water.
Together, the findings support previous evidence from orbiting U.S. satellites and two robotic rovers on the ground suggesting Mars once had surface water that could have supported primitive life forms. However, those instruments could not determine when the water existed.
The Mars Express scientists have combined their data with those from the other instruments to conclude that water covered the Red Planet only in its youth, then dried up.
"We may have to revise some of our previous views," said researcher Gerhard Neukum of the Free University of Berlin. "So the early warm and wet Mars - it wasn't so warm and not so wet, at least during much of its time. It fell dry very early, 3.5 billion years ago on a global scale, and that's remarkable."
Where did the water go? One guess is that during its early days, Mars lost its magnetic field that, like Earth's, shielded its thick atmosphere from the Sun's fierce radiation. Solar particles are thought to have stripped Mars of its carbon dioxide atmosphere, evaporating its oceans and killing whatever simple life forms it might have had, leaving only buried ice.
A Mars Express scientist from the French Institute of Astrophysics, Jean-Pierre Bibring, suggests that future investigations focus on the clays the orbiter detected as a possible source for remnants of such life.
"If ever life started on Mars, that is probably in what we call the clay-rich areas. More than that, the clay minerals themselves could have been the niche in which, if biology really started, it could still be preserved," he said. "If one is in a future mission looking for biologic relics, we should go to the clay minerals to be returned to the Earth."
In the meantime, NASA's Jeffrey Plaut says Mars Express will search in earnest next year for any liquid water that might possibly remain on or near the martian surface.
