<사진. 화성운석에 포함된 충격유리의 전자 현미경 사진
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

화성에서 새로운 수소 저장고를 발견

- 화성의 바다는 어디로 사라졌는가?

도쿄공업대학 대학원 이공학연구과 지구혹성과학전공 연구팀은 화성 운석의 수소동위원소 분석에 기초하여 화성지하에 새로운 수소의 저장층이 존재한다는 것을 발견하였다. 수소저장량은 과거에 화성표면에 존재한 해수량에 필적하며 현재는 지하의 동토 또는 함수화된 지반으로서 존재한다는 것을 알아내었다.

화성은 지구로부터 가장 가까운 거리에 있는 생명의 존재조건을 만족시키는 혹성으로서 유럽과 미국을 중심으로 수많은 탐사연구가 이루어지고 있으며, 화성에 관해서는 최근 비약적으로 향상되고 있다. 특히 약 30억년보다 오래된 지질체를 중심으로 수많은 유수지형 및 다종류의 함수점토 광물이 광범위하게 발견되고 있으며, 화성이 그 표층에 액체의 물이 존재할 정도의 온화하고 습윤환경이라는 것을 시사하고 있다.

한편, 현재의 화성에서는 극역에 소량의 얼음이 발견되었을 뿐이다. 생명의 존재조건에 지배적인 영향을 주는 화성의 물 역사에 관한 통일된 견해가 없는 것이 현재의 상황이다. 물의 주성분인 수소 동위원소는 바다 및 빙상의 증발과 수증기를 포함한 대기의 우주공간으로 흩어져 없어지는 과정에서 뚜렷한 동위원소 분별이 이루어지기 때문에 혹성 표층수의 역사를 알기 위한 화학적인 추적자이다. 수소 동위원소는 이차적 변질 및 분석 시의 오염영향을 받기 쉽기 때문에 화성운석을 비롯한 지구 외 시료에 관한 신뢰성이 높은 분석이 이루어지지 않은 것이 현재 상황이다. 그래서 본 연구팀은 NASA 존슨우주센터, 카네기연구소와 공동으로 저오염 수소 동위원소 분석법을 개발하였다.

화성운석에는 미행성 등 소천체의 낙하에 의한 충격으로 형성된 충격 유리가 포함되어 있다. 이 충격 유리에는 화성 대기 및 표층성분이 포함되어 있는 것으로 알려져 있지만, 그 표층성분에 포함된 수소량이 상당히 적고, 종래 분석법에는 고정밀도 수소 동위체 분석이 곤란하였다. 이번 연구에서는 본 연구팀에 의해 개발된 분석법을 이용하여 세계에서 처음으로 화성운석에 포함되어 있는 과거 표층수 성분의 고정밀도 수소 동위원소 분석에 성공하였다.

이번 연구에서 건조된 사막과 같은 혹성인 화성에 현재에도 대량의 수소가 물(H2O) 또는 함수광물(OH기)로서 지하에 존재하고 있다는 것을 나타내었다. 수소는 중요한 생명필수원소 중 하나이기 때문에 그 지하의 수소를 이용한 화성생명이 자외선 및 우주선의 영향을 피하는 형태로 존재하고 있을 가능성을 나타내었다.

이와 같은 운석연구에서는 지하수소의 존재 지역 및 존재량을 정확하게 특정할 수 없어 화성탐사에 의한 글로벌 원격센싱관측이 필요하게 되었다. 앞으로는 화성 샘플 회수 및 화성 유인탐사와 같은 화성생명의 검출을 첫 번째 목적으로 한 탐사가 국제적으로 많이 계획되어 있어 이 연구성과가 이러한 탐사계획의 특정에 강하게 반영될 것으로 예상된다.

■KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr