화성 내핵은 고체 아닌 '액체'…우연한 운석 충돌이 비밀 밝혔다

1997년 NASA가 화성의 내부를 추정한 '화성 내부' 일러스트. NASA 제공

지진파로 화성의 내부를 분석한 결과 화성의 내핵이 액체로 구성돼 있다는 사실이 처음으로 밝혀졌다. 

제시카 어빙 영국 브리스톨대 지구과학과 교수가 이끈 국제 공동연구팀은 화성 내핵을 통과하는 지진파를 처음으로 관측한 결과 내핵이 철 성분으로 이뤄진 액체 형태임을 밝혀냈다고 24일(현지시간) 학술지 '네이처'에 발표했다.

미국 항공우주국(NASA)이 2018년 발사한 화성 지질 탐사 착륙선 '인사이트'는 2018년~2022년 사이 화성에서 수백 개 규모의 지진을 감지했다. 인사이트가 보낸 지진계 자료를 통해 2021년 독일 쾰른대·스위스 취리히연방공대 공동연구진은 화성의 내부가 지각, 맨틀, 핵으로 구성돼 있음을 처음으로 알아냈다. 

지진이 발생할 때 생기는 지진파는 매질에 따라 느리거나 빠르게 전파된다. 이 특성을 이용하면 화성의 내부 구조가 어떻게 이뤄져 있는지 알아낼 수 있다. 2021년 7월 화성에서는 크고 작은 지진이 11차례 관측됐는데, 당시 공동연구진이 해당 지진계 데이터를 분석한 결과 맨틀의 반경은 약 1560km, 내핵의 반경은 1830km인 것으로 추정됐다.

이번 연구 역시 지진파 분석을 통해 화성의 내핵이 철 성분의 액체로 이뤄져 있음을 처음으로 밝혀냈다. 액체의 5분의 1은 황, 산소, 탄소, 수소 등 가벼운 원소로 이뤄져 있었다. 지구의 내핵이 철과 니켈로 구성된 고체인 것과는 다른 결과다.

또 2021년 연구 결과와 달리 화성 내핵의 반경이 1830km보다 더 작은 1650~1675km 인 것으로 추측됐다. 맨틀과 내핵 사이에는 용융 상태의 규산염층이 존재하는 것으로 보인다고 연구팀은 밝혔다. 

한편 이번 연구의 성과는 2021년 9월 운석 하나가 화성에 충돌하면서 생긴 지진파 덕분인 것으로 알려졌다. 이번 연구 논문의 공동 저자인 앙리 사무엘 파리 지구물리연구소 연구원은 "(운석 충돌로 인해) 모든 비밀이 열렸다"고 말했다.  

[박건희 기자 wissen@donga.com]