화성에 액체 상태의 물이 '소금물 개천' 형태로 지금도 흐르고 있음을 보여 주는 강력한 증거가 발표됐다.

이 발견은 화성에 외계 생명이 존재할 가능성을 시사하는 동시에 앞으로 인간이 화성에 살 수 있게 될 가능성도 보여 주는 것이어서 매우 주목된다. 이에 따라 2020년 화성 탐사선을 보내 화성 표면에 착륙시킨다는 미국 항공우주국(NASA)의 '화성 2020 로버 미션'에 힘이 실릴 것으로 전망된다.

화성 표면에 흐르는 물이 존재했던 흔적이 있다는 점은 2000년에, 얼음 형태로 물이 존재한다는 점은 2008년에 각각 밝혀졌으나, 액체 상태의 물이 지금도 흐른다는 증거가 제시된 것은 이번이 처음이다. NASA는 현지시간 28일 오전 11시 30분(한국시간 29일 0시 30분) 워싱턴 D.C.의 본부 청사에서 1시간에 걸쳐 기자회견을 열고 이런 연구 결과를 설명했다.

화성 소금물 개천

화성 표면에서 상대적으로 따뜻한 일부 지역에서는 계절에 따라 어두운 경사면이 나타났다가 사라지는 일이 반복된다. 이런 지형을 RSL(Recurring Slope Lineae)이라고 하는데, 여름이 되면 나타났다가 겨울이 되면 사라진다. RSL은 폭이 5m 내외, 길이가 100m 내외인 가느다란 줄 형태이며 영하 23도 이상으로 온도가 올라가면 생겼다가 그 아래로 온도가 내려가면 사라지는 것으로 보인다.

RSL은 2010년 미국 애리조나주 투산에 있는 애리조나대(UA)의 학부생이었던 루옌드로 오이하가 이 학교의 고해상도 이미징 과학 연구(HiRISE)팀 연구책임자 앨프리드 매큐언 교수 등과 함께 발견했다. 네팔 출신인 오이하는 현재 조지아 공과대(조지아텍)의 박사과정 대학원생이다.

RSL에 관해서는 염류를 포함한 물이 화성의 땅에서 새어 나오면서 이것이 흘러서 생기는 것이 아닐까 하는 추측이 있었으나 그간 증거가 없었다. 그런데 이번에 오이하와 매큐언 등 과학자들이 RSL이 관측되는 지역들의 스펙트럼을 관측해 RSL이 염화나트륨이나 염화마그네슘 등 염류를 포함한 물이 흐르면서 생기는 현상이라는 강력한 증거를 확보했다.

이는 2006년부터 화성 주변을 도는 관측 장비들이 확보한 데이터를 분석해 얻은 결론이다. 연구자들은 "물은 우리가 아는 생명에 필수적"이라며 "오늘날 화성에 액체 물이 존재한다는 것은 천체생물학적, 지질학적, 수리학적 함의가 있으며 미래의 인간 탐사에 영향을 줄 수 있다"고 지적했다.

화성 소금물 개천

화성에 '소금물 개천'이 흐르는 이유는 지구의 대도시들이 눈이 오면 길을 녹이려고 염화칼슘을 뿌리는 것과 똑같은 과학적 현상에 근거를 두고 있다. 화성의 온도와 기압이 낮기 때문에 그냥 순수한 물이 액체 상태로 존재하기는 쉽지 않다. 그러나 물에 나트륨이나 마그네슘 등 염류가 녹으면 어는점이 내려가고, 따라서 화성의 낮은 온도에서도 액체 상태의 물이 흐를 수 있게 된다.

화성에는 40억년 전에 큰 바다가 있었으나 원인이 정확하게 밝혀지지 않은 기후 변화로 표면에서 물이 대부분 사라졌다. 우주인 출신이며 NASA 우주 탐사계획국 차장인 존 그런스펠드는 "우리의 화성 탐사는 우주의 생명체를 찾아 '물을 따라가는 것'이었는데, 이제 우리가 오래 의심해 왔던 바가 과학적으로 설득력 있게 입증된 것"이라고 평가했다. 그는 "이는 중요한 진전"이라며 "소금물이긴 하지만 물이 화성의 표면에 오늘도 흐르고 있음을 확인하는 것으로 보이기 때문"이라고 강조했다.

이 물이 어디에서 나오는 것인지는 앞으로 연구를 계속해야 한다는 것이 연구자들의 설명이다. 5년 전 RSL을 발견해 과학계에 보고한 데 이어 이번 논문의 제1저자 겸 교신저자를 맡은 오이하는 크게 세 가지 가능성을 제시했다.

일단 주변의 습도가 올라가면 염류가 주변의 물기를 빨아들여 스스로 녹는 조해성을 지니고 있어서 생기는 현상일 가능성이 있다. 또 표면 아래에 얼음의 공급원이 있어서 이것이 염류와 접촉한 상태에서 온도가 올라가면 녹는 것일 수도 있다. 아울러 화성의 지면 아래에 물을 품고 있는 층이 존재할 가능성도 배제할 수 없다.

NASA가 주최한 발표 기자회견은 인터넷과 NASA TV로 전 세계에 생중계됐으며 전화 회의 참여 기회도 사전에 등록한 언론매체 기자들에게 제공됐다. 주최 측은 일반인들로부터 #AskNASA라는 해시태그를 이용해 소셜 미디어로도 질문을 받았다.

'화성 소금물 개천'은 '눈길 염화칼슘'과 같은 이치

미국 항공우주국(NASA)이 28일(현지시간) 기자회견에서 강력한 증거를 제시한 '화성 소금물 개천'은 지구 도시들의 '눈길 염화칼슘'과 같은 과학적 현상에 바탕을 두고 있다. 고등학교 화학 시간에 나오는 '용액의 어는점 내림'이 바로 그 원리다. 화성의 표면 온도는 최저 섭씨 영하 143도, 평균 섭씨 영하 63도다. 최고 온도가 섭씨 영상 35도까지 올라갈 때도 있긴 하지만, 대부분의 시기에 화성의 온도는 지구보다 훨씬 낮다. 또 화성의 표면 기압은 지역에 따라 다르지만, 평균으로 따지면 지구의 0.6배 수준이다.

이런 환경에서는 액체 상태의 순수한 물이 존재하기는 어렵다. 온도가 낮아서 순수한 물이 얼음 상태로 존재하기 쉽고, 또 설령 온도가 올라가더라도 기압이 낮아서 물이 액체 상태로 있을만한 구간이 좁고 기체 상태가 되기 십상이다. 그러나 염화나트륨이나 염화마그네슘 등 염류가 물에 섞여 들어가면 상황이 달라진다. 이럴 경우 끓는점은 오르고 어는점은 내려가게 된다. 즉 염류가 섞인 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 온도와 압력 등 조건의 범위가 순수한 물의 경우보다 넓어지는 것이다. 이 중 어는점 내림 현상이 바로 겨울철에 도로에 쌓인 눈과 얼음을 녹이기 위해서 소금이나 염화칼슘을 뿌리는 조치의 과학적 근거다. 특히 칼슘·나트륨·칼륨 등이 과염소산 이온(ClO₄- )과 결합해 생기는 '과염소산염'(perchlorate)이 물에 녹으면 지구의 대기압을 기준으로 하면 영하 70도에서도 물이 얼지 않고 액체로 존재할 수 있다.

미국 조지아 공과대의 박사과정 대학원생인 루옌드라 오이하 등 논문 저자들은 화성 표면을 조사한 스펙트럼 관측 데이터에 입각해 물이 섞인 염류의 존재를 밝혔다. 과학자들은 이렇게 염류가 녹은 물이 얼어붙은 표면 아래에서 흐르고 있을 공산이 크다고 본다는 것이 NASA의 설명이다. 오이하는 "대부분의 사람이 화성의 물에 관해 얘기할 때는 대개 오래전에 물이 있었다거나 얼어붙은 물이 있다거나 하는 것"이라며 이번 연구는 지금도 화성에 액체 상태 물이 존재한다는 점을 과학적으로 보인 데에 의미가 있다고 설명했다.