화성에 물이 흐를 수 있었던 비결은 지열?

미국 럿거스대 연구팀이 40억 년 전 화성 표면의 열을 계산한 결과, 일부 지역은 지표면의 열이 얼음층을 녹일 수 있을 정도로 높았던 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 지열로 녹은 물이 오늘날 화성 표면에서 발견되는 물이 흐른 흔적을 만들었다고 추측했다. ESA 제공

화성 표면에서 해구와 계곡 같은 물이 흐른 흔적이 다수 발견됐음에도, 과거 화성이 액체 상태의 물이 존재할 만큼 따뜻했는지에 대해서는 여전히 논쟁이 있다. 화성에 물이 흘렀을 거라 추측되는 시기인 40억 년 전 태양은 밝기가 현재보다 30%가량 어두워 화성 표면에 전해지는 태양열이 지금보다 적었을 것으로 추정되기 때문이다. 

루젠드라 오자 미국 럿거스대 지구 및 행성과학과 교수가 이끄는 공동연구팀은 태양열이 아닌 화성의 지열이 두꺼운 얼음층의 아랫부분을 녹여 액체 상태의 물이 지표면에 흘렀을  가능성을 밝혀 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 지난해 12월 2일자에 발표했다. 

연구팀은 미국항공우주국(NASA)의 화성탐사선 오디세이호에 탑재된 감마선분광계(GRS) 데이터를 분석했다. GRS가 측정한 열을 방출하는 화학 원소들의 분포를 토대로, 과거에 이 화학 원소들이 방출했을 열 에너지양을 계산했다. 

여기에 화성 내부 맨틀에서 방출된 지열을 계산해 더한 결과, 40억 년 전 화성의 지표면은 지역에 따라 가로 세로 1m의 땅에서 60mW 이상의 열에너지를 방출했다는 사실을 알 수 있었다. 컴퓨터 모델링 기법을 이용해 이 에너지가 만든 열이 당시 화성의 얼음층을 녹일 수 있는지 확인해보니, 40억 년 전 화성에 존재했을 것으로 예상되는 빙하 하부를 충분히 녹일 수 있는 수준이었다. 

얼음이 녹아 생성된 액체 상태의 물은 땅속에 흡수돼 생명체가 살 수 있는 환경을 제공한다. 오자 교수는 “땅속 깊은 곳에서 지열에 의해 데워진 물은 생명이 유지될 수 있도록 돕는다”며 “화성의 땅속은 가장 오래된, 생명체가 거주 가능한 환경”이라고 설명했다. doi: 10.1126/sciadv.abb1669

[김소연 기자 lecia@donga.com]