금성에는 바다가 없었다

스위스-프랑스 공동 연구팀, 기존 학설 반대 결과

금성은 지구나 화성과 달리 과거에도 바다가 없었던 것으로 드러났다. 미국항공우주국/제트추진연구소-칼텍 제공

스위스와 프랑스 과학자들이 금성에는 현재처럼 과거에도 바다가 존재하지 않았다는 사실을 알아냈다. 이는 과거 금성에 바다가 존재했을 것이라는 기존 학설과는 반대되는 내용으로 금성에 생명체가 아예 존재하지 않았을 것이란 해석이 나온다.   

스위스 제네바대 천문학부와 프랑스 베르사유대 등 연구팀은 40억 년 전 형성 초기 단계이던 금성의 기후를 시뮬레이션한 결과, 지표면에서 물이 응결하지 못해 바다가 형성되지 못했을 것이라는 분석 결과를 국제학술지 네이처에 14일 공개했다. 

과학자들은 금성이 질량과 크기, 화학적 조성 측면에서 지구와 매우 유사하다고 추정해왔다.  지구에서는 40억 년 전부터 현재까지 , 화성에선 38억 년 전부터 35억 년 전까지 바다가 있었듯 금성에도 형성 초기 바다가 있었을 것으로 추정했다. 

하지만 연구팀은 금성의 초기 기후 조건상 과연 물이 응결할 수 있는 상태였을지 의문을 품었다. 수성과 금성, 화성과 같은 지구형 행성의 물 응결에 대한 연구는 모두 1차원 수치 기후모델만 활용된 결과물이었기 때문이다. 1차원 기후모델은 기후 인자들의 변화에 대한 지표뿐만 아니라 대기의 수직 기온 분포 변화도 예측할 수 있다. 하지만 기후 시스템 전체, 특히 기후를 안정시키는 대기 순환과 구름의 영향을 설명하기 위해서는 3차원 수치 기후모델이 필요하다. 3차원 수치 기후모델은 고성능의 슈퍼컴퓨터가 발달하면서 활용되기 시작했다.

연구팀은 3차원 수치 기후모델로 40억 년 전 지구와 금성의 기후를 시뮬레이션하고 금성은 수증기가 응결할 수 없는 기후 상태였다는 사실을 확인했다. 대기 중 물이 표면에 떨어질만한 빗방울로 자라기 위해서는 기온이 낮아야 하는데, 충분히 기온이 낮아지지 않았다.

이런 기후 조건을 만든 가장 큰 원인은 구름의 온실효과였다. 금성이 자전하면서 태양 빛을 받지 않는 지역은 기온이 떨어지는데 이때 구름의 온실효과로 인해 이전 연구들에서 드러난 것보다 온도가 충분히 떨어지지 않았다. 

지구에도 이런 온실효과가 있었지만 아슬아슬한 차이로 물이 형성될 수 있었던 것으로 나타났다. 만약 지구가 태양에 조금 더 가까웠거나 초기 태양이 현재의 태양과 같이 강한 에너지를 방출했다면 지구 역시 40억 년 전 물이 형성되지 않았을 것이란 분석이다. 

에멜린 볼몬트 스위스 제네바대 천문학부 교수는 “지구에 물이 없었다면 생명체가 출현하는 데도 큰 걸림돌이 됐을 것”이라고 말했다.

연구결과는 국제학술지 '네이처' 10월 13일자에 게재됐다.

[서동준 기자 bios@donga.com]