과거 냉온탕 오갔던 화성, 생명체 있었을까 [우주로 간다]

고대 화성의 온도가 비교적 짧은 시기 동안 더위와 추위 사이를 오갔을 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다.

하버드대 존 A. 폴슨 공학·응용과학대학(SEAS) 연구진이 진행한 연구에서 화성이 수십억 년 전 어떻게 온기를 유지하고 물을 보유하고 있었을 지가 밝혀졌다. 해당 연구 논문은 과학 학술지 네이처 지구과학(Nature Geoscience)에 최근 소개됐다.

화성의 두 가지 모습을 보여주는 그림. 뜨겁고 건조한 황무지와 차가운 물이 풍부한 얼음이 가득한 화성의 모습 (출처=Robert Lea(Canva로 제작))

연구 책임자인 다니카 애덤스 미국 항공우주국(NASA) 박사후 연구원은 "화성은 태양에서 더 멀리 떨어져 있고, 태양도 초기에는 희미했기 때문에 화성에 액체 상태의 물이 있다는 것은 수수께끼와도 같았다"며, "이것은 행성이 시간이 지남에 따라 어떻게 진화할 수 있는지에 대한 훌륭한 사례 연구다"고 말했다.

연구진들은 과거 화성이 태양으로부터 멀리 떨어져 있음에도 불구하고, 액체 상태의 물을 유지할 수 있는 이유를 대기 중에 수소가 풍부하기 때문이라는 이론을 세웠다. 가벼운 수소는 화성 대기에서 탄소 원자와 결합하여 이산화탄소를 형성하는데 이산화탄소는 열을 가두는 온실 효과를 일으켜 화성이 표면에 물을 보유할 만큼 온난했을 수 있다.

연구팀은 지구 오염 물질 추적에 사용되는 것과 유사한 프로세스를 화성에 적용하여 화성 대기의 수소 함량이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 모델링했다. 또, 수소가 화성 대기의 다른 가스와 표면의 화학 물질과 어떻게 혼합되고 반응했을 지를 시뮬레이션했다.

NASA 퍼시비어런스 로버가 화성에서 미생물 흔적을 찾기 위해 고대 수로 근처를 수색하는 모습 (출처=NASA/JPL-칼텍)

연구 결과 초기 화성에는 오랜 기간 동안 두 가지 뚜렷한 기후가 있었다. 따뜻한 기후는 10만 년에서 천만 년 사이에 지속되었고 서늘한 기후는 약 천만 년 동안 지속되었다. 이러한 변동은 4천만 년에 걸쳐 발생했고 따뜻한 기후와 서늘한 기후는 최소 10만 년 동안 지속된 것으로 알려졌다.

연구팀은 화성의 온도 변화가 화학적 변화에도 반영되었다고 설명했다. 이산화탄소는 햇빛과 끊임없이 반응하여 일산화탄소를 생성했다. 하지만, 따뜻한 기간 동안 일산화탄소는 다시 이산화탄소로 바뀌고 또 차가워지면 이 과정이 중단되어 일산화탄소와 산소가 축적된다는 게 연구진의 설명이다.

애덤스는 "우리는 이러한 모든 변화에 대한 시간 척도를 파악했다."며, "그리고 우리는 모든 부분을 동일한 광화학 모델로 설명했다"고 밝혔다.

모두가 궁금해 하는 것은 화성이 아주 오래 전 생명체를 유지할 수 있었는지 여부다. 하지만, 연구진이 설명하는 온도가 떨어지고 산소 수치가 상승하는 기간 동안에는 생명체의 존재가 도전 받았을 수 있었을 것으로 보인다.