메두사 포사(Medusae Fossae): 폭발적인 화산 폭발로 화성의 암석 형성을 설명하다

뜨거운 화산재, 암석, 가스를 하늘로 뿜어내는 폭발적인 화산 폭발이 신비한 화성 암석 형성의 원천일 가능성이 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다.

연구 저자에 따르면, 새로운 발견은 화성 내부와 과거 거주 가능성에 대한 과학자들의 이해를 높이는 데 도움이 될 수 있다고 합니다.

Medusae Fossae Formation은 화성의 적도 부근에 있는 거대하고 특이한 연암 퇴적물로, 기복이 심한 언덕과 급격한 메사가 있습니다. 과학자들은 1960년대 NASA의 마리너 우주선을 이용해 메두사 포사(Medusae Fossae)를 처음 관찰했지만 그것이 어떻게 형성되었는지에 대해 당황했습니다.
화성의 메두사 포사(Medusae Fossae). 2001년 Mars Odyssey 궤도선 임무에서 얻은 THEMIS(Thermal Emission Imaging System) 이미지를 사용하여 생성된 적외선 이미지 모자이크. MOLA(화성 궤도 레이저 고도계)를 기반으로 한 작은 색상의 지구본입니다.

이제 새로운 연구에 따르면 이 지층은 3억년 전 붉은 행성의 폭발적인 화산 폭발 중에 퇴적되었다고 합니다. 연구 저자에 따르면 이 지층의 크기는 미국 본토의 약 100분의 XNUMX이고 지구상에서 가장 큰 폭발성 화산 퇴적물보다 XNUMX배 더 큽니다. 이는 태양계에서 알려진 가장 큰 폭발성 화산 퇴적물이라고 합니다.

존스 홉킨스 대학의 행성 과학자인 루젠드라 오자(Lujendra Ojha)는 "이것은 화성 규모뿐만 아니라 태양계 측면에서도 거대한 퇴적물입니다. 왜냐하면 우리는 이와 같은 다른 퇴적물을 알지 못하기 때문입니다"라고 말했습니다. 볼티모어이자 미국 지구물리학 연합(American Geophysical Union)의 저널인 지구물리학 연구 저널: 행성(Journal of Geophysical Research: Planets)에 발표된 새로운 연구의 주요 저자입니다.

암석의 출처 결정

연구 저자에 따르면, 메두사 포사의 형성은 화성 역사의 중추적인 지점이 되었을 것이라고 합니다. 퇴적물을 생성한 폭발로 인해 엄청난 양의 기후 변화 가스가 화성 대기로 분출되었을 수 있으며 두께가 9cm(4인치)가 넘는 전 세계 해양에서 화성을 덮을 만큼 충분한 물이 분출되었을 수 있다고 Ojha는 말했습니다.

메두사 포사(Medusae Fossae)를 생성한 폭발 동안 내쉬는 온실 가스는 물이 표면에 액체로 남아있을 만큼 화성 표면을 따뜻하게 했을 수 있지만, 황화수소 및 이산화황과 같은 독성 화산 가스는 화성 표면과 대기의 화학적 성질을 변화시켰을 것입니다. 두 과정 모두 화성의 거주 가능성 잠재력에 영향을 미쳤을 것이라고 Ojha는 말했습니다.
HiWish 프로그램 하의 HiRISE에서 볼 수 있는 메두사 포사 형성(Medusae Fossae Formation)의 층과 둔덕 위치는 Aeolis 사각형의 Gale Crater 동쪽입니다.
HiWish 프로그램에 따라 HiRISE에서 본 메두사 포사 형성의 층과 둔덕 위치는 Aeolis 사각형의 Gale Crater 동쪽입니다. Jim Secosky/ NASA/Wikipedia

Medusae Fossae Formation은 화성의 적도에 걸쳐 있는 언덕과 퇴적암 덩어리로 구성되어 있습니다. 퇴적암은 암석 먼지와 파편이 시간이 지남에 따라 행성 표면과 시멘트에 쌓일 때 형성됩니다.

과학자들은 수십 년 동안 메두사 포사에 대해 알고 있었지만 바람, 물, 얼음 또는 화산 폭발로 인해 해당 위치에 암석 잔해가 쌓였는지 확신할 수 없었습니다.

화성 표면에 대한 이전의 레이더 측정에서는 메두사 포사가 특이한 구성을 가지고 있음을 시사했지만 과학자들은 그것이 다공성 암석으로 만들어졌는지 아니면 암석과 얼음의 혼합물로 만들어졌는지 확인할 수 없었습니다. 새로운 연구에서 Ojha와 동료는 처음으로 Medusae Fossae의 밀도를 측정하기 위해 다양한 화성 궤도선 우주선의 중력 데이터를 사용했습니다. 그들은 이 암석이 비정상적으로 다공성이라는 사실을 발견했습니다. 그 암석은 화성 지각의 나머지 부분보다 밀도가 약 2/3만큼 높습니다. 그들은 또한 Medusae Fossae의 밀도가 암석보다 밀도가 훨씬 낮은 얼음의 존재만으로는 설명될 수 없음을 보여주기 위해 레이더와 중력 데이터를 함께 사용했습니다.

연구진에 따르면 암석은 매우 다공성이므로 폭발적인 화산 폭발에 의해 퇴적되었음에 틀림없다고 합니다. 화산이 폭발하는 이유 중 하나는 마그마에 용해된 이산화탄소와 수증기와 같은 가스가 녹은 암석을 표면으로 끌어올리기 때문입니다. 다량의 가스를 함유한 마그마가 하늘로 폭발하면서 화산재와 암석이 대기 중으로 분출됩니다.

이러한 폭발로 인한 재는 땅으로 떨어져 내리막길을 따라 흐릅니다. 충분한 시간이 지나면 재가 바위로 굳어지고 Ojha는 이것이 Medusae Fossae를 형성한 것이라고 의심합니다. 폭발 당시 원래 퇴적되었던 부드러운 암석의 절반 정도가 침식되어 오늘날 메두사 포사(Medusae Fossae)에서 볼 수 있는 언덕과 계곡만 남았습니다.

화성 내부 이해하기

Ojha에 따르면 새로운 발견은 화성 내부가 과학자들이 원래 생각했던 것보다 더 복잡하다는 것을 시사합니다. 과학자들은 화성의 표면에 폭발적인 화산 폭발이 일어날 수 있도록 하는 약간의 물과 이산화탄소가 지각에 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 화성의 내부에는 이러한 퇴적물을 생성하기 위해 엄청난 양의 휘발성 가스(낮은 온도에서 가스가 되는 물질)가 필요했을 것입니다. 크기라고 그는 말했다.

"Medusae Fossae를 전 세계적으로 배포한다면 두께가 9.7미터(32피트)인 층을 만들 것입니다." 오자가 말했다. "이 퇴적물의 엄청난 규모를 고려하면, 마그마가 휘발성 물질이 풍부할 뿐만 아니라 오랜 기간 동안 휘발성 물질이 풍부해야 했다는 것을 의미하기 때문에 이는 정말 놀라운 일입니다."

존스 홉킨스 대학의 행성 과학자이자 이번 연구의 공동 저자인 케빈 루이스(Kevin Lewis)에 따르면, 이번 새로운 연구는 화성의 암석 기록을 해석하는 데 중력 조사의 가능성을 보여줍니다. 루이스는 “향후 중력 조사는 얼음, 퇴적물, 화성암을 구별하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.