화성이 어떻게 사람이 살 수 없게 되었는지에 대한 새로운 통찰력

현재 화성의 게일 분화구를 탐사 중인 NASA의 큐리오시티 로버는 표면에 액체 물이 널리 퍼져 있다는 증거를 통해 생명체에 적합했던 고대 화성의 기후가 어떻게 지구상 생명체가 살기에 부적합한 표면으로 변했는지에 대한 새로운 세부 정보를 제공하고 있습니다.

화성의 표면은 오늘날 매우 차갑고 생명체에 적대적이지만, NASA의 화성 로봇 탐사선은 먼 과거에 생명체가 살았을 수 있는지에 대한 단서를 찾고 있습니다. 연구자들은 큐리오시티에 탑재된 기구를 사용하여 게일 분화구에서 발견된 탄소가 풍부한 광물(탄산염)의 동위 원소 구성을 측정하고 붉은 행성의 고대 기후가 어떻게 변화했는지에 대한 새로운 통찰력을 발견했습니다.

"이러한 탄산염의 동위원소 값은 극심한 양의 증발을 가리키며, 이러한 탄산염은 일시적인 액체 물만 지탱할 수 있는 기후에서 형성되었을 가능성이 높다는 것을 시사합니다." 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 데이비드 버트가 말했습니다. 그는 10월 7일 미국 국립과학원 회보에 이 연구를 설명하는 논문의 주저자입니다. "우리의 샘플은 화성 표면에서 생명체가 있었던 고대 환경(생물권)과 일치하지 않지만, 이러한 탄산염이 형성되기 전에 시작되어 끝난 지하 생물권이나 표면 생물권의 가능성을 배제하지는 않습니다."

동위 원소는 질량이 다른 원소의 버전입니다. 물이 증발하면서 가벼운 탄소와 산소 버전은 대기로 빠져나갈 가능성이 더 높고, 무거운 버전은 더 자주 남아 더 많은 양이 축적되고, 이 경우 결국 탄산염 암석에 통합되었습니다. 과학자들은 탄산염이 기후 기록으로 작용할 수 있는 입증된 능력 때문에 탄산염에 관심을 가지고 있습니다. 이러한 광물은 물의 온도와 산도, 물과 대기의 구성을 포함하여 형성된 환경의 특성을 유지할 수 있습니다.

이 논문은 Gale에서 발견된 탄산염에 대한 두 가지 형성 메커니즘을 제안합니다. 첫 번째 시나리오에서 탄산염은 Gale 분화구 내에서 일련의 습식-건식 사이클을 통해 형성됩니다. 두 번째 시나리오에서 탄산염은 Gale 분화구에서 차갑고 얼음을 형성하는(극저온) 조건 하에서 매우 염분이 많은 물에서 형성됩니다.

"이러한 형성 메커니즘은 서로 다른 거주 가능성 시나리오를 제시할 수 있는 두 가지 다른 기후 체제를 나타냅니다." 논문의 공동 저자인 NASA Goddard의 Jennifer Stern이 말했습니다. "습식-건식 순환은 더 거주하기 쉬운 환경과 덜 거주하기 쉬운 환경 사이의 교대를 나타내는 반면, 화성의 중위도의 극저온은 대부분의 물이 얼음에 갇혀 화학이나 생물학에 사용할 수 없는 덜 거주하기 쉬운 환경을 나타내며, 거기에 있는 것은 극도로 짜고 생명체에게 불쾌합니다."

고대 화성에 대한 이러한 기후 시나리오는 특정 광물의 존재, 지구 규모 모델링 및 암석 형성의 식별을 기반으로 이전에 제안되었습니다. 이 결과는 시나리오를 뒷받침하기 위해 암석 샘플의 동위원소 증거를 추가한 최초의 결과입니다.

화성 탄산염의 중금속 동위원소 값은 지구에서 탄산염 광물에 대해 볼 수 있는 것보다 상당히 높으며 화성 물질에 대해 기록된 가장 무거운 탄소와 산소 동위원소 값입니다. 사실, 팀에 따르면, 습윤-건조 기후와 차갑고 짠 기후는 모두 중금속과 산소가 풍부한 탄산염을 형성하는 데 필요합니다.

"이 탄소와 산소 동위원소 값이 지구나 화성에서 측정된 다른 어떤 것보다 높다는 사실은 프로세스(또는 프로세스들)가 극단적으로 진행되고 있음을 시사합니다." 버트가 말했다. "증발은 지구에서 상당한 산소 동위원소 변화를 일으킬 수 있지만, 이 연구에서 측정된 변화는 2~3배 더 컸습니다. 이는 두 가지를 의미합니다. 1) 이러한 동위원소 값이 매우 무거워지는 극단적인 증발이 있었고, 2) 이러한 더 무거운 값이 보존되었기 때문에 더 가벼운 동위원소 값을 생성하는 프로세스는 크기가 상당히 작았을 것입니다."

이 발견은 Curiosity 로버에 있는 Sample Analysis at Mars(SAM) 및 Tunable Laser Spectrometer(TLS) 기기를 사용하여 이루어졌습니다. SAM은 샘플을 화씨 1,652도(섭씨 900도)까지 가열한 다음 TLS를 사용하여 가열 단계에서 생성되는 가스를 분석합니다.

이 작업에 대한 자금은 Mars Science Laboratory 프로젝트를 통해 NASA의 Mars Exploration Program에서 지원되었습니다. Curiosity는 캘리포니아 패서디나에 있는 Caltech에서 관리하는 NASA의 Jet Propulsion Laboratory(JPL)에서 제작했습니다. JPL은 워싱턴에 있는 NASA의 Science Mission Directorate를 대신하여 임무를 주도합니다. NASA Goddard는 TLS를 포함하여 화학을 분석하는 세 가지 다른 기기와 샘플을 처리하고 처리하는 메커니즘을 포함하는 소형 과학 실험실인 SAM 기기를 제작했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241007165317.htm