한 연구에 따르면 게일 분화구(Gale Crater)의 토양 분석을 바탕으로 화성은 뉴펀들랜드와 유사한 춥고 아북극 기후를 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 이번 발견은 무정형 물질의 보존과 화성의 생명 유지 가능성에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. (아티스트의 컨셉). 저작권: SciTechDaily.com
새로운 연구에서 붉은 행성의 토양에 숨어 있는 중요한 단서를 발견했습니다.
최근 연구에서는 지구의 토양과 토양을 비교합니다. 화성 이번 연구는 화성의 역사적 기후가 뉴펀들랜드와 유사하게 춥고 아북극이었다는 것을 시사합니다. 이 연구는 거의 얼어붙은 상태에서 보존되었을 수 있는 게일 분화구 토양의 비정질 물질에 초점을 맞춰 화성의 환경 조건과 생명체의 가능성에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다.
지구 토양을 통해 화성의 과거 기후 탐색
화성이 한때 생명을 유지했는지에 대한 질문은 수십 년 동안 과학자와 대중의 상상을 사로잡았습니다. 이 발견의 핵심은 과거에 이웃 행성의 기후에 대한 통찰력을 얻는 것입니다. 그 행성은 따뜻하고 습했으며, 바다와 강이 우리 행성의 기후와 매우 유사했습니까? 아니면 너무 춥고 추웠기 때문에 우리가 알고 있는 생명이 유지될 가능성이 적었나요?
새로운 연구에서는 화성에서 발견된 토양과 추운 아북극 기후 지역인 캐나다 뉴펀들랜드에서 발견된 토양 사이의 유사점을 확인함으로써 이러한 견해를 뒷받침하는 증거를 찾았습니다.
NASA의 큐리오시티 탐사선에서 본 게일 크레이터의 가장자리와 바닥. 이미지 출처: NASA/JPL-Caltech
게일 분화구 토양 분석을 통한 통찰력
해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 지구와 환경 커뮤니케이션 7월 7일, 과학자들은 화성의 게일 분화구에서 발견된 것과 유사한 물질이 포함된 지구상의 토양을 검색했습니다. 과학자들은 종종 환경의 역사를 묘사하기 위해 토양을 사용합니다. 왜냐하면 존재하는 광물이 시간이 지남에 따라 풍경의 진화를 말해 줄 수 있기 때문입니다. 이러한 물질이 어떻게 형성되는지에 대해 더 많이 이해하면 화성의 역사적 조건에 대한 오랜 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 게일 분화구(Gale Crater)의 토양과 암석은 30억~40억년 전, 지구상에 상대적으로 물이 풍부했던 시기인 화성의 기후에 대한 기록을 제공합니다. 이 시기는 지구에 생명체가 처음 나타난 시기와 같은 시기입니다.
현재 DRI에서 일하고 있는 토양학자이자 토지 형태학자인 Anthony Feldman은 “Gale Crater는 고대 호수 바닥이며 물이 분명히 존재했습니다”라고 말합니다. “화성과 지구 사이의 조건이 매우 다르기 때문에 화성 표면으로 직접 이동하지만, 지상 조건의 추세를 살펴보고 화성에 대한 질문을 추정하는 데 사용할 수 있습니다.”
연구 장소는 뉴펀들랜드의 고지대에 있습니다. 사진 출처: Anthony Feldman/DRI
화성 물질 분석의 과제
NASA의 큐리오시티 탐사선은 2011년부터 게일 분화구를 조사해 왔으며 ‘무정형 X선 물질’로 알려진 풍부한 토양 물질을 발견했습니다. 이러한 토양 성분은 광물을 정의하는 전형적인 반복적 원자 구조가 부족하므로 X선 회절과 같은 기존 기술을 사용하여 쉽게 특성을 분석할 수 없습니다. 예를 들어 다이아몬드와 같은 결정질 물질에 X선을 쏘면 X선은 금속의 내부 구조에 따라 서로 다른 각도로 산란됩니다. 그러나 X선 비정질 물질은 이러한 특징적인 “지문”을 생성하지 않습니다. Curiosity는 이 X선 회절 방법을 사용하여 X선 비정질 물질이 Gale Crater에서 테스트된 토양 및 암석 샘플의 15~73%를 차지한다는 사실을 입증했습니다.
Feldman은 “엑스레이에서 얻은 비정질 물질을 젤리라고 생각할 수 있습니다. 서로 미끄러지는 다양한 요소와 화학 물질의 혼합물입니다.”라고 말합니다.
큐리오시티 탐사선은 또한 토양과 암석 샘플에 대한 화학적 분석을 수행한 결과 비정질 물질에 철과 실리카가 풍부하지만 알루미늄이 부족하다는 사실을 발견했습니다. 제한된 화학적 정보 외에도 과학자들은 비정질 물질이 무엇인지, 또는 역사적인 화성 환경과 관련하여 그 존재가 무엇을 의미하는지 아직 이해하지 못합니다. 이러한 신비한 물질이 지구에서 어떻게 형성되고 지속되는지에 대한 더 많은 정보를 발견하면 붉은 행성에 대한 끊임없는 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
화성의 조건을 시뮬레이션하는 현장 연구
Feldman과 그의 동료들은 엑스레이와 유사한 비정질 물질을 찾기 위해 뉴펀들랜드의 그로스 몬 국립공원 고원, 캘리포니아 북부의 클래머스 산맥, 네바다 서부의 세 곳을 방문했습니다. 이 세 곳의 토양은 풍화 토양이었으며 연구자들은 게일 분화구의 X선 비정질 물질과 화학적으로 유사할 것으로 예상했습니다. 철과 규소는 풍부하지만 알루미늄은 부족했습니다. 세 곳의 현장은 또한 비정질 물질을 생성하고 보존을 장려하는 환경 조건 유형에 대한 통찰력을 제공하는 데 도움이 될 수 있는 다양한 강수량, 강설량 및 온도를 제공했습니다.
연구진은 각 현장에서 X선 회절 분석과 투과전자현미경을 이용해 토양을 조사해 토양 물질을 보다 세밀하게 관찰했다. 뉴펀들랜드의 아북극 조건에서는 결정 구조가 결여된 게일 분화구에서 발견된 것과 화학적으로 유사한 물질이 생성되었습니다. 캘리포니아나 네바다와 같은 따뜻한 기후에서 생산된 토양은 그렇지 않았습니다.
Feldman은 “이것은 이러한 물질을 형성하려면 물이 필요하다는 것을 보여줍니다. 그러나 토양에 무정형 물질을 보존하려면 조건이 추워야 하고 연평균 기온이 거의 어는 정도에 가까워야 합니다.”라고 말했습니다.
비정질 물질은 상대적으로 불안정한 것으로 간주되는 경우가 많습니다. 이는 원자 수준에서 원자가 아직 최종 결정 형태로 조직화되지 않았음을 의미합니다. Feldman은 “이러한 물질이 지질학적 시간 규모에 걸쳐 보존될 수 있도록 속도를 늦추는 동역학 또는 반응 속도에 어떤 일이 일어나고 있습니다.”라고 Feldman은 말합니다. “우리가 제안하는 것은 매우 추운 조건이 얼어붙는다는 것입니다. 이러한 물질이 형성되고 보존되도록 하는 움직임의 제한 요소입니다.”
Feldman은 “이 연구는 화성의 기후에 대한 우리의 이해를 향상시킵니다.”라고 Feldman은 말했습니다. “결과는 Gale Crater에 있는 이 물질의 풍부함이 예를 들어 아이슬란드에서 볼 수 있는 것과 유사한 아한대 조건과 일치한다는 것을 시사합니다.”
참고 자료: “철이 풍부한 비정질 X선 물질은 과거의 기후와 화성의 물의 지속성을 기록합니다”(Anthony D. 펠드먼과 엘리자베스 M. 하우스라트(Hausrath)와 엘리자베스 B. 램페(Rampe), 발레리 투(Valerie Tu), 타냐 S. Beretiazko, Christopher DeFelice, Thomas Sharp, 2024년 7월 7일. 지구와 환경 커뮤니케이션.
DOI: 10.1038/s43247-024-01495-4
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”