최근 미 항공우주국(NASA)은 화성에 물이 흐르고 있음을 증명할 만한 근거가 발견됐다고 발표했다. 인류의 오랜 화성 탐사 동안 화성 극지방에 고체 상태로 얼어 있는 물이 존재한다는 것을 확인했으며 이로 인해 액체 상태의 물도 있을 것이라 추측해 왔지만 확실한 증거는 찾지 못하고 있었다.
화성의 평균온도는 영하 63도 정도로 매우 낮기 때문에 수분이 존재한다해도 액체가 아닌 고체인 얼음으로 존재할 뿐이라고 생각돼 왔다. 헌데 이번 나사의 발표에 따르면 액체 물의 존재 가능성이 상당히 높은 것으로 나타났다.


계절에 따라 변화하는 지표, 물 흐르기 때문
물론 이전에도 화성의 지표에서 물이 흐른 듯 보이는 흔적이 발견돼 왔다. 더욱이 지난 2008년엔 나사의 화성탐사선 피닉스 호가 화성에 착륙해 지표를 5cm 가량 파내고 얼음을 발견한 바 있다. 
따라서 화성에 존재하는 물이 흐른 듯한 흔적은 지금과는 기후가 달랐을 과거에 액체 상태의 물이 존재했으며 그때 만들어진 것이라 예상돼 왔다. 약 수백만 년 전까지는 물이 흘렀을 것이라고만 생각해 온 것이다. 하지만 이번 발표에서 나사는 과거가 아닌 현재에도 액체 상태의 물이 흐르고 있을 것이라 추측해 많은 관심이 집중되고 있다.
나사 화성탐사 프로그램의 수석 연구자인 마이클 메이어 박사는 공식 발표에서 “화성에 흐르는 물이 있음을 시사하는 반복적이고 예측 가능한 증거를 발견했다”고 밝혔다. 나사에서 이런 결론을 내린 것은 화성 표면에 존재하는 지형의 형태 변화 때문이다. 나사의 화성탐사위성(MRO)은 지난 2006년부터 고해상도의 사진들을 촬영해 전송해 왔는데, 사진 상에 나타나는 지표의 구조들이 계절에 따라 변화하는 모습을 보인 것이다.
나사의 발표에 따르면 탐사위성에서 보내온 사진을 통해 물이 흐른 듯이 보이는 짙은 선 형태의 지표가 늦봄과 여름철에 생겼다가 가을과 겨울에 사라지는 것을 확인할 수 있다. 또한 이들은 경사를 따라 높은 지대에서 낮은 지대를 향해 있기 때문에 지구상에서 물이 흐르는 모습과 매우 흡사하다.
나사는 이러한 변화에 대해 비교적 따뜻한 여름에 얼음이 녹아 흐르면서 지형 변화를 일으키고 가을 및 겨울이 되면서 다시 얼어붙어 흔적이 사라진다고 설명했다. 화성에도 지구와 같이 계절의 변화가 존재한다. 이는 화성 관측을 통해 알아낸 극관(극지방에 얼어붙은 물과 이산화탄소로 이루어진 흰 지역)의 크기 변화만으로도 짐작할 수 있다.


여름에도 낮은 온도, 소금물이라면 흐를 수 있어



하지만 여름이 왔다고 할지라도 액체의 물이 존재할 만한 온도는 아니다. 화성 적도 지역의 표면 최고 온도는 영상 20도 정도에 불과하다. 영상 20도라면 액체 물이 존재할 수 있는 온도지만 낮과 밤이 존재하는 것과 위도 변화를 고려하면 여름이라 할지라도 평균 온도는 매우 낮을 것으로 짐작되기 때문이다. 즉, 순수한 액체 물이 흐르기에는 부적합한 환경이다. 이에 나사는 화성의 물에 소금이 포함돼 있을 것이라 예상하고 있다.
실제로 지난 2008년, 나사는 화성 궤도탐사선 ‘마스 오디세이’가 촬영한 화성의 적외선 사진으로부터 화성 표면 약 200여 곳에 소금 퇴적층이 발견됐다고 밝힌 바 있다.
소금물은 순수한 물보다 빙점이 낮아 쉽게 얼지 않고 비교적 낮은 온도에서 액체 상태가 되기 때문에 추운 화성에서도 충분히 액체 상태로 흐를 수 있다는 설명이다. 또한 이러한 가설은 화성에 생명체가 존재할 것이라는 예측도 가능하게 해 더욱 관심을 받고 있다. 지구에 생명을 잉태하게 한 바다 또한 염분을 포함하고 있는데, 이는 유기체가 형성되기 매우 좋은 조건이기 때문이다. 화성에 잠시나마 액체 상태의 소금물이 존재한다면 그로부터 한시적인 미생물체들이 태어날 수 있다고 예상할 수 있다.


드라이아이스 상태 변화로 인한 화성의 지표 변화



하지만 이러한 발견을 통해 화성에 액체 상태의 물이 흐르고 있다고 확신할 수 있을지는 미지수이다. 사실 이번처럼 계절에 따른 지표의 변화는 이전에도 관찰돼 왔다. 특히 지난 2월, 나사는 화성의 북극지방에서 드라이아이스의 상태 변화가 원인으로 보이는 계절에 따른 지형 변화를 화성탐사위성의 관측으로부터 발견해 공개한 바 있다.
당시 나사는 북극 지방의 동일한 지역을 계절의 변화에 따라 촬영해 그 변화를 비교했는데, 극지방의 사구(모래언덕)에서 비교적 큰 변화가 포착된 것이다. 화성에도 지구와 같이 대기 활동이 일어나 바람이 존재하며 지표에 모래가 있기 때문에 바람에 의한 침식, 퇴적 작용으로 지표가 변화되는 일은 쉽게 관찰돼 왔다. 하지만 당시 발견된 변화는 바람에 의한 것보다 더욱 큰 것이었다.
당시의 분석에 따르면 그것은 계절에 따른 이산화탄소의 상태 변화 때문에 일어난 것으로 밝혀졌다. 겨울에 드라이아이스의 형태로 존재하던 이산화탄소는 봄이 되면 승화해 기체가 된다. 드라이아이스는 지표 위아래에 존재하는데, 고체에서 기체로 승화될 때 극도의 부피 변화가 일어나기 때문에 지표에 큰 영향을 미칠 수 있다.
드라이아이스가 승화되면서 주변의 사구를 이루고 있는 모래들은 불안정해지고 이들이 언덕이나 능선에서 무너져 내리는 모래사태가 일어나게 된다. 이 모래들이 지표에 침식, 퇴적 작용을 하기 때문에 지표에 변화가 발생하는 것.
당시 행성과학연구소의 연구원 캔디스 한센은 사이언스데일리를 통해 “이와 같은 모래사태의 규모가 수백 입방 야드에 이르는 곳도 있다”고 말하기도 했다. 100입방 야드는 가로 세로 높이가 약 76m에 달하는 거대한 규모이기 때문에 지표에 큰 변화를 불러오기 충분한 수준이다.


액체 물 존재 확신 위해 추가 탐사 필요
즉, 이번에 발견된 지표 변화의 원인이 드라이아이스 및 얼음의 상태 변화로 불안정해진 지표에서 발생한 모래사태일 가능성도 배제할 수는 없다. 물론 지표의 모습으로 보아 물이 흐른 흔적으로 보기에 더 타당할 수 있지만 이와 같은 협곡 및 도랑은 이전부터 지속적으로 관찰돼 오던 것임을 생각하면 그 주변에서 일어난 모래사태의 침식/퇴적 작용이라는 예상도 가능하다.
하지만 나사 측은 지금까지 관측된 자료를 통해 액체 상태의 소금물이 존재할 가능성에 더 무게를 두고 있다. 다만 지형의 변화를 가지고 예상한 것일 뿐, 실제 액체 상태의 물이 촬영된 것은 아니기 때문에 아직은 어떤 가설에도 확신을 가질 수 없는 것이 사실이다.
나사는 지금까지 물이 흐를 것으로 예상되는 7개의 장소를 찾았으며 20개의 추가지역을 더 조사하고 있다. 과거에 스피릿 호와 오퍼튜니티 호를 화성에 착륙시켜 로봇을 통해 탐사를 진행한 것처럼, 해당 지역에 로봇을 보내 탐사를 하게 한다면 보다 명확한 결론을 내릴 수 있을 것이다. 만약 화성에 흐르는 물이 존재한다면 행성 연구는 물론 우주생물학 분야에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.