화성의 강 형성 비밀은 호수 범람

미국 연구팀, 화성 지형 분석

분화구 호수 범람으로 형성된 화성 지형의 모습. 네이처 제공

과거 화성 표면에서 고지대에 형성된 호수가 대규모로 범람하면서 강이 형성됐다는 연구 결과가 나왔다. 

미국항공우주국(NASA·나사), 오스틴 텍사스대, 스미스소니언 지구및행성과학센터 연구팀은 29일 화성 지표면의 강 지형을 분석한 결과 수십 억년 전 고지대 크레이터(분화구 또는 운석공)에 고인 물이 범람하면서 강을 형성하고 방대한 양의 퇴적물을 이동시켰다는 연구 결과를 발표했다.

지구의 강은 일반적으로 높은 곳에 있는 물이 서서히 낮은 지역으로 흐르면서 생긴다. 이 과정에서 물이 기존 지표를 깎는 침식, 물과 함께 떠내려온 물질이 쌓이는 퇴적 작용 등에 의해 긴 기간에 걸쳐 강이 형성된다.

연구팀은 2019년 화성의 강 지형 중 일부가 크레이터 호수가 범람하면서 만들어진 것을 발견했다. 호수의 수위가 높아지면 분화구 한쪽을 뚫고 흘러 대규모 홍수를 일으키며 단 몇 주만에 계곡 또는 강을 만들었다는 것이다. 

연구팀은 후속 연구로 분화구 호수 범람으로 형성된 강과 일반적인 침식 및 퇴적 작용으로 형성된 강의 특성을 비교 분석했다. 이를 위해 화성 궤도 위성이 촬영한 이미지를 토대로 262개의 붕괴한 분화구 근처 강 지형과 분화구에서 멀리 떨어진 강 지형을 구분한 지도를 만들었다.

그 결과 전체 강 지형 중 분화구 호수 범람으로 만들어진 강의 길이는 3%에 불과했다. 하지만 반전은 그 강의 깊이에 있었다. 분화구 호수 범람으로 만들어진 강 깊이의 중앙값은 170.5m로 일반적인 방식으로 형성된 강 깊이의 중앙값인 77.5m보다 두 배 이상 깊었다. 이로 인해 분화구 호수 범람으로 만들어진 강의 부피는 전체 강 부피의 24%에 달했다.

이는 짧은 기간에 형성된 계곡 또는 강이 엄청난 물과 퇴적물을 이동시키며 화성 지형 형성 및 변화에 막대한 영향을 미쳤음을 시사한다. 티모시 구지 미국 오스틴 텍사스대 지구과학부 교수는 “화성 지형은 지구보다 더 격한 변화 속에서 형성된 것으로 보인다”고 말했다.

연구결과를 담은 관련 논문은 국제학술지 ‘네이처’ 9월 29일자에 소개됐다.

[서동준 기자 bios@donga.com]