화성이 물을 잃어버리기 전의 잊혀진 역사 - 우주 다큐

수십억 년 전, 화성은 오늘날 우리가 망원경을 통해 보는 황량한 사막 세계가 아니었습니다. 대신에 화성은 강, 호수, 그리고 아마도 넓은 바다들이 그 표면을 가로질러 펼쳐진 역동적인 행성이었습니다. 흐르는 물에 의해 깎인 고대 계곡의 흔적, 삼각주 형성, 광물 퇴적물 등은 액체 상태의 물이 한때 화성의 지형을 형성했음을 알려줍니다. 물이 사라지기 전 화성의 잊혀진 역사는 잠재적으로 거주 가능한 세계에서 우리가 지금 알고 있는 차갑고 건조하고 먼지투성이의 행성으로 변형된 이야기입니다. 과학자들은 이 과거를 연구하며 탐사선, 착륙선, 로버, 운석에서 나온 증거를 조합해 화성이 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 지구와 비슷했음을 밝혀내고 있습니다. 이 역사를 이해하는 것은 단순히 화성의 과거를 재구성하는 데 그치지 않고, 생명이 그곳에서 태어날 수 있었는지, 그리고 그 흔적이 표면 아래에 여전히 숨겨져 있을지에 대한 질문을 던지는 것이기도 합니다.

화성은 지구와 거의 같은 시기인 약 45억 년 전에 태양 주위를 둘러싼 회전하는 먼지와 가스의 원반 내에서 형성되었습니다. 처음에 두 행성은 비슷한 경로를 따랐습니다: 용융된 표면, 소행성의 강력한 폭격, 그리고 엄청난 화산 활동. 그러나 지구가 더 크고 따뜻하며 습한 행성으로 성장한 반면, 화성은 더 작고 더 취약하게 남았습니다. 그 한계에도 불구하고, 화성은 두꺼운 화산 평원, 보호용 자기장, 표면의 물을 지탱할 수 있는 더 밀도 높은 대기를 발전시켰습니다. 약 35억에서 40억 년 전, 물은 화성 표면을 풍부하게 흐르며, 지구의 최대 하천 시스템에 필적하는 계곡을 형성했습니다. 헬라스와 북부 저지대와 같은 거대한 분지는 바다를 가졌을지도 모릅니다. NASA의 큐리오시티 로버가 게일 분화구에서 관찰한 퇴적층은 수백만 년 동안 지속된 고대 호수를 보여줍니다. 점토와 황산염과 같은 광물은 물이 존재해야만 형성되며, 행성 전역에 널리 퍼져 있어 화성이 한때 더 습하고 지구와 같은 기후를 가지고 있었던 것은 의심할 여지가 없습니다.

커다란 미스터리는 왜 화성이 그렇게 급격히 변했는가입니다. 가장 유력한 설명 중 하나는 자기장의 상실입니다. 지구의 자기장은 태양으로부터의 지속적인 하전 입자 흐름인 태양풍으로부터 우리의 대기를 보호합니다. 그러나 화성은 역사적으로 비교적 이른 시기인 약 40억 년 전에 전역 자기장을 잃었습니다. 이 보호없이, 태양풍은 서서히 대기를 제거해, 지표수는 더 이상 안정적으로 존재할 수 없게 되었습니다. 공기가 얇아짐에 따라 온도는 급락했고, 액체 상태의 물은 지하에 얼거나 우주로 증발했습니다. 푸르렀던 화성은 오늘날의 붉은 사막으로 변해, 그 강은 멈추었고 바다는 기억 속으로 사라졌습니다.

이 변형은 순간적으로 이루어지지 않았습니다. 증거에 따르면 대기가 얇아지기 시작한 후에도 몇몇 장소에서는 수억 년 동안 물이 지속되었습니다. 계곡과 유출 수로는 화산이나 지각 활동으로 인해 지하 저장소가 방출되어 발생한 갑작스러운 홍수를 시사합니다. 화성은 습한 기간과 건조한 기간을 반복하며, 물이 다시 나타나도록 하는 일시적인 기후를 가졌을 수도 있습니다. 심지어 후기에 이르러서도, 빙하가 계곡을 깎고 복잡한 수문사학적 역사를 증언하는 퇴적물을 남겼습니다. 그러나 결국, 지표수는 오래 존재할 수 없는 임계점을 넘었습니다. 얼음은 극지와 지하층으로 후퇴했고, 흐르는 화성 강의 시대는 영원히 끝났습니다.

과학자들에게 이 잊혀진 역사를 재구성하는 것은 흩어져 있는 단서를 가진 퍼즐을 푸는 것과 같습니다. 탐사선은 위에서 계곡과 광물 퇴적물을 지도화하고, 로버는 지상에서 퇴적층을 탐구합니다. 지구에 떨어진 화성 운석은 얼마나 많은 대기와 물이 우주로 상실되었는지를 보여주는 동위원소 서명을 운반하고 있습니다. MAVEN 미션은 대기 탈출을 직접 측정하여 태양풍 침식이 오늘날에도 계속되고 있음을 확인했습니다. 이러한 발견들은 화성이 호수와 바다일 가능성이 있는 세계에서 현재의 건조한 사막으로 어떻게 변했는지를 조금씩 보여줍니다.

지질학을 넘어서 더 많은 함의가 있습니다. 화성이 수백만 년 동안 안정적인 액체 상태의 물을 가졌다면, 생명체가 존재할 수 있는 조건도 있었을 것입니다. 미생물 생명체는 그러한 호수와 강에서 진화했을 수 있으며, 암석 속에 여전히 숨겨진 화석이나 화학적 흔적을 남겼을 수 있습니다. 지표수가 사라진 후에도, 지하 대수층은 미생물 공동체에게 피난처를 제공했을지도 모릅니다. 현대 미션들은 이러한 생명 신호를 찾기 위해 암석을 굴착하고 고대 퇴적물을 분석하여 화성의 물이 많던 과거가 생명의 증거를 남겼는지를 확인하고 있습니다.

화성이 물을 잃기 전의 잊혀진 이야기는 또한 행성의 취약성에 대한 경고입니다. 화성은 보호막과 대기의 많은 부분을 잃었고, 그와 함께 지표수를 지탱할 능력을 상실했습니다. 지구는 여전히 대양을 가지고 있지만, 기후 변화와 대기 변화는 행성 환경이 결코 정적이지 않음을 상기시킵니다. 화성은 거주 가능성이 보장되지 않으며, 행성이 비교적 짧은 우주적 시간 규모에서 푸른 행성에서 황량한 행성으로 변할 수 있음을 보여줍니다.