바다가 있던 화성…사라진 물의 행방을 찾아서
수십억 년 전 화성은 지금과는 전혀 다른 행성이었다. 오늘날처럼 황량하고 메마른 붉은 사막이 아니라, 깊은 바다와 강이 흘러넘치던 ‘푸른 행성’이었다는 것이다.
미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)의 탐사 결과에 따르면, 당시 화성에는 북반구 대부분을 뒤덮을 정도의 바다가 존재했으며, 그 양은 지구 북극해에 맞먹었을 것으로 추정된다.
그러나 지금 화성은 바싹 마른 행성으로 변해 있다. 과연 그 많은 물은 어디로 사라진 것일까?
자기장 없는 행성의 운명
화성은 지구와 달리 강력한 자기장을 지니지 못했다. 자기장은 태양풍으로부터 행성의 대기와 물을 보호하는 ‘방패막’과 같은 존재다.
하지만 화성은 약 40억 년 전, 핵이 식으며 자기장이 붕괴했고 그때부터 태양풍은 대기를 직접 때리며 분자들을 우주로 흩어버렸다.
특히 가벼운 수소 원자는 태양풍에 실려 쉽게 탈출했고, 이는 곧 물 분자의 분해와 소실로 이어졌다. 수십억 년에 걸친 이 과정은 화성을 점점 건조한 행성으로 몰아넣었다.
그러나 물의 모든 행방이 단순히 우주로 흩어진 것만은 아니다.
일부는 화성의 기온이 급격히 하락하면서 얼음 형태로 지각 내부에 갇혔고, 또 일부는 광물과 화학적으로 결합해 암석 내부에 숨어 있을 가능성도 제기된다.
인사이트 탐사선이 밝힌 지하의 비밀
화성의 지각 속에 물이 존재할 가능성은 최근 탐사선 ‘인사이트(Insight)’의 성과로 다시 주목받고 있다.
일본 히로시마대와 해양지질역학연구소 공동 연구진은 인사이트가 포착한 1500여 건의 지진파 데이터를 분석해 지하 구조를 추적했다.
지진파의 속도 차이를 토대로 연구팀은 화성 표면에서 약 10~20km 깊이에 건조한 암석층에서 수분이 많은 암석층으로 전환되는 지점을 확인했다. 이는 액체 상태의 물 혹은 다량의 얼음이 존재할 수 있음을 시사한다.
화성 표면은 영하 수십 도에 달하지만, 지각 내부는 여전히 지열이 남아 있어 일정 깊이 아래에서는 물이 액체 상태로 존재할 수 있다.
이는 단순히 ‘죽은 행성’으로 여겨지던 화성에 새로운 가능성을 열어준다.
지구와 닮은 듯 다른 화성의 물 순환
지구에서는 물이 증발하고, 구름이 되어 비로 내리고, 강과 바다를 이루는 순환이 끊임없이 반복된다.
그러나 화성에서는 이 순환 고리가 끊어졌다. 대기가 너무 희박해 증발한 수증기가 곧바로 우주로 빠져나가고, 남은 물은 극지방의 얼음 모자(polar cap)나 지각 깊은 곳에 고립된 채 갇혀 있다.
일부 과학자는 화성의 암석이 화학적으로 물을 흡수해 ‘광물수화(mineral hydration)’ 상태로 존재할 수 있다고도 본다. 그렇다면 화성의 지각은 일종의 ‘수분 저장고’ 역할을 하고 있는 셈이다.
왜 물의 행방이 중요한가?
화성의 물은 단순한 과학적 호기심의 대상이 아니다. 만약 지하에 액체 상태의 물이 존재한다면, 이는 곧 생명체 존재 가능성과 직결된다.
지구에서도 심해 열수구 주변이나 지각 깊은 곳에서 햇빛 없이 화학 에너지만으로 살아가는 미생물들이 발견된 바 있다. 화성의 지하수가 이런 환경과 유사하다면, 원시적 미생물이 화성 어딘가에 여전히 살아 있을 수도 있다.
또한 인류의 미래 화성 탐사와 개척에 있어서 물은 필수 자원이다.
음용수뿐 아니라 산소와 수소로 분리해 호흡과 연료로 사용할 수 있다. 지하의 물을 확보할 수 있다면 화성 거주 가능성은 크게 높아진다.
앞으로의 탐사와 기대
NASA의 차세대 탐사선과 ESA의 로버들은 향후 화성 지하 탐사에 더 많은 비중을 둘 예정이다.
레이더 장비로 얼음층을 관측하거나, 착륙선을 통해 얕은 지하 샘플을 직접 채취하는 방식이다. 만약 얕은 깊이에서 지하수의 흔적을 발견한다면, 그것은 인류 역사상 가장 충격적인 발견 중 하나가 될 것이다.
화성은 여전히 많은 수수께끼를 품고 있다. 과거의 바다와 강은 사라졌지만, 그 흔적은 계곡과 퇴적층에 선명히 남아 있다.
과학자들은 그 흔적을 따라가며, 물이 어디로 갔는지, 그리고 그 물이 생명을 품고 있었는지를 밝히려 하고 있다. 어쩌면 화성은 ‘죽은 행성’이 아니라, 여전히 살아 숨 쉬는 행성일지도 모른다.
결론
화성의 물은 대부분 우주로 흩어지고, 일부는 얼음과 광물 속에, 또 일부는 지각 깊은 곳에 잠들어 있을 가능성이 크다.
그러나 그곳이 단순한 저장고에 그치지 않고 생명의 요람이 될 수도 있다는 점에서, ‘사라진 화성의 바다’를 찾는 여정은 인류가 반드시 풀어야 할 우주적 수수께끼로 남아 있다.