화성에 대한 모든 것 2_화성의 지질과 지형

이번 포스팅에서는 지질과 지형 중심으로 암석 행성으로 알려진 화성의 특징에 대해 알아보겠습니다. 먼저 화성의 구조는 중심핵, 맨틀, 지각으로 구성되어 있습니다. 이 붉은 행성의 핵은 철, 니켈, 황으로 이루어져 있고, 암석 맨틀과 철, 마그네슘, 알루미늄 등으로 구성된 지각으로 둘러싸여 있습니다. 화성의 표면은 주로 현무암으로 이루어져 있으며 토양에 산화철이 풍부하여 행성이 붉은색으로 존재합니다. 화성의 대기는 주로 이산화탄소(95%)로 구성되어 있기 때문에 화성의 대기는 지구보다 훨씬 얇습니다. 따라서 우리는 화성에서 숨을 쉴 수 없지만, 놀랍게도 2021년 4월 나사의 로버 퍼서비어런스는 화성 대기의 일부를 성공적으로 산소로 전환하는 데 성공하였습니다. 화성은 매우 추운 곳으로 알려져 있으며 평균 기온은 -62°C입니다. 하지만 화성에는 수증기와 공기 분자가 거의 없으므로 -70°C는 -34°C처럼 느껴질 것입니다.

 

1. 지형적 특성

바다가 존재하지 않는 화성 지형의 가장 기본적인 특징은 극지방이 얼음과 이산화탄소를 포함하는 얼음 지대로 덮여 있다는 것입니다. 또한 화성에는 길이 4000km, 깊이 7km에 이르는 태양계에서 가장 큰 협곡 지대가 있습니다. 이 협곡 지대는 발레스 매리너리스(Valles Marineris) 또는 화성의 흉터라고 불립니다.

화성의 핵 반지름은 약 1,794 ± 65km(1,115 ± 40 mi)입니다. 주로 유황 16–17%의 철과 니켈로 구성되며, 지구의 핵보다 가벼운 원소가 두 배 더 많다고 추측하고 있습니다. 중심부는 규산염 맨틀로 둘러싸여 있어 많은 지각과 화산 현상을 형성했지만, 현재는 활동이 중단된 것으로 보입니다. 화성 지각의 평균 두께는 약 50km(31mi)이며, 최대 두께는 125km(78mi)로, 지구의 지각보다 두껍다고 알려져 있습니다. 지각에서 실리콘과 산소 외에 가장 풍부한 원소는 또한 칼슘, 칼륨, 철, 마그네슘, 알루미늄입니다. 

화성 북반구와 남반구 지형은 비대칭 형태입니다. 남쪽은 고지대의 오래전 발생한 충격으로 인해 구멍과 분화구가 있고, 북쪽은 용암층이 흘러내려 평평한 모양입니다. 또한 지구에서 본 화성의 표면은 두 구역으로 나뉘어 있는데, 어두운 부분은 바다로 여겨지고 모래로 뒤덮인 좀 더 창백한 부분은 화성의 대륙으로 여겨집니다. 한때 이 대륙 부분을 '아라비아의 땅'이라 불리기도 했습니다. 지구에서 보이는 가장 어두운 부분은 시르티스 메이저(Syrtis Major)라고 불리며, 가장 큰 분화구는 헬라스 분지(Hellas impact basin)라고 불립니다.

2. 지질학적 특성

기본적으로 현무암으로 구성된 화성 표면의 대부분은 산화철의 먼지로 덮여있습니다. 화성 표면에서 발견된 암염이나 침철석과 같이 대체로 물이 존재할 때 생성되는 광물이 발견되었는데, 이는 일시적이나마 물이 존재했다는 결정적인 증거가 될 수 있습니다.

화성의 형성으로부터 38억~35억 년 전까지의 시대를 노아키안 시대라고 합니다. 타르시스 벌지는 이 시대에 형성된 것으로 여겨지며 표면은 많은 거대한 크레이터로 덮여 있었습니다. 이 시대의 후기에는 엄청난 양의 물에 의한 홍수가 있었다고 추측됩니다. 헤스퍼리안 시대는 35억 년 전부터 18억 년 전까지의 시대를 일컫습니다. 이 시대의 화성에서는 넓은 용암대지가 형성되었습니다. 아마조니안 시대는 18억 년 전부터 현재에 이르는 시대입니다. 이 시대에는 크레이터가 거의 없으나 올림푸스 화산이 형성되고, 다른 지역에서 용암류가 형성되는 등 큰 변화가 존재했습니다.

화성 자체의 자기장은 존재하지 않지만, 과거 표면 일부가 태양풍을 막을 수 있을 만큼 강한 자기권을 가지고 있었을 것으로 추측합니다. 이 자화의 흔적(고지자기)은 지구의 해양지각에서 발견되는 띠 모양의 고지자기와 비교되고 있습니다. 극이동(polar wandering)으로도 화성에서 발견된 고지자기를 설명할 수 있었습니다. 현재는 남반구의 고지 일부에서만 고지자기를 관측할 수 있습니다. 태양풍은 화성의 전리층에 직접 닿기 때문에 화성의 대기는 조금씩 벗겨져 나가고 있으며 그 양은 확실하지 않습니다.

이처럼 화성에는 자기권이 없기 때문에 강렬한 태양풍을 막을 수 없고, 지질학적으로 화성의 화산 활동은 중단되어 화성의 내부 화학물질이 화성의 표면으로 순환되지 않습니다. 또한 화성의 옅은 대기로 인한 낮은 대기압으로 물은 얼어있습니다. 그 결과 화성에 생명체의 존재 가능성은 매우 희박하다고 할 수 있을 것입니다.