최신 지하수 발견으로 화성 물의 신비가 깊어진다

연구 결과에 따르면 고대의 것입니다. 화성 지하수 재충전이 최소화되었으며 지구의 물 역학과 크게 달라서 기후에 대한 우리의 이해에 영향을 미치고 향후 화성 임무를 지원합니다.

화성은 한때 습한 세계였습니다. 붉은 행성의 지질학적 기록은 강 삼각주에서 대규모 홍수로 깎인 계곡까지 표면에 물이 흐르고 있다는 증거를 보여줍니다.

그러나 새로운 연구에 따르면 고대 화성에 아무리 많은 비가 내렸더라도 화성의 남쪽 고지대에 있는 대수층으로 스며드는 비가 거의 없었다는 사실이 밝혀졌습니다.

텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 한 대학원생은 컴퓨터 모델에서 간단한 계산에 이르기까지 다양한 방법을 사용하여 대수층의 지하수 재충전 역학을 모델링함으로써 이러한 사실을 발견했습니다.

2021년 8월 Emirates Mars Mission에서 포착한 실제 색상의 화성. 사진: Kevin M. Gill

화성의 지하수 재충전

복잡성에 관계없이 결과는 동일한 답, 즉 연간 평균 0.03mm의 지하수 재충전량으로 수렴되었습니다. 이는 모델에 비가 내리는 곳마다 연간 평균 0.03mm만이 대수층으로 유입되어 오늘날 지구상에 남아 있는 지형을 계속 생성한다는 것을 의미합니다.

비교를 위해 샌안토니오에 물을 공급하는 트리니티 및 에드워드 트리니티 대수층의 연간 지하수 재충전 속도는 일반적으로 연간 2.5~50밀리미터, 즉 연구원들이 계산한 화성 대수층 재충전 속도의 약 80~1,600배입니다.

잭슨 스쿨 오브 지구과학(Jackson School of Geosciences)의 박사과정 학생이자 수석 저자인 Eric Hiatt는 이렇게 낮은 지하수 유량에 대한 다양한 이유가 있다고 말했습니다. 비가 오면 물은 대부분 유출수로 화성 지형을 가로질러 씻겨 나갔을 것입니다. 아니면 비가 많이 내리지 않았을 수도 있습니다.

화성의 기후와 탐사에 대한 영향

이러한 결과는 과학자들이 초기 화성에 비가 내릴 수 있는 기후 조건을 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그들은 또한 오늘날 지구에 존재하는 것과는 완전히 다른 붉은 행성의 수계를 나타냅니다.

“지하수가 큰 문제가 아니라는 사실은 다른 것들도 마찬가지라는 것을 의미할 수 있습니다”라고 Hiatt는 말했습니다. “이것은 유출수의 중요성을 과장할 수도 있고 화성에 비가 많이 내리지 않았다는 것을 의미할 수도 있습니다. 하지만 이는 우리가 생각하는 방식과 근본적으로 다릅니다.” [water] 지상에.”

그 결과는 저널에 게재되었습니다. 이카루스. 본 논문의 공동 저자는 Jackson School의 박사과정 학생인 Muhammad Afzal Shadab과 교수진인 Sean Gulick, Timothy Goode 및 Mark Hess입니다.

UT Austin Jackson School of Geosciences의 박사과정 학생인 수석 저자 Eric Hiatt가 화성 지구본을 들고 있습니다. 출처: 텍사스 대학교 오스틴/잭슨 지구과학대학

연구에 사용된 모델은 대수층으로의 물 유입과 유출이 균형을 이루는 “정상 상태” 환경에서 지하수 흐름을 시뮬레이션하여 작동합니다. 다음으로 과학자들은 강수량이 떨어지는 위치나 암석의 평균 다공성 등 흐름에 영향을 미치는 요인을 다양화하고 정상 상태를 유지하기 위해 변경해야 하는 다른 변수와 해당 전하의 타당성을 관찰했습니다.

다른 연구자들이 유사한 기술을 사용하여 화성의 지하수 흐름을 시뮬레이션한 반면, 이 모델은 30억 년 전 화성의 헬라스(Hellas), 아르기리(Argyri) 및 보레알리스(Borealis) 분지에서 존재했던 해양의 영향을 통합한 최초의 모델입니다.

이 연구에는 위성으로 수집한 최근 지형 데이터도 포함되어 있습니다. Hiatt는 현대 풍경이 여전히 지구상에서 가장 오래되고 가장 영향력 있는 지형적 특징 중 하나인 대분할로 알려진 북반구(저지대)와 남반구(고지대) 사이의 극단적인 고도 차이를 유지하고 있다고 말했습니다. 이 구획에는 지하수가 대수층에서 표면으로 상승하면서 과거 지하수가 융기되었던 흔적이 남아 있습니다. 연구자들은 다양한 모델의 결과를 평가하기 위해 과거 용승 현상의 지질학적 지표를 사용해 왔습니다.

연구진은 다양한 모델을 통해 연간 0.03mm의 평균 지하수 재충전 속도를 발견했는데, 이는 지질학적 기록에서 알려진 것과 거의 일치합니다.

검색은 화성의 과거를 이해하는 데에만 국한되지 않습니다. 이는 미래의 화성 탐사에도 영향을 미칩니다. 지하수의 흐름을 이해하면 오늘날 물을 찾을 수 있는 곳을 결정하는 데 도움이 될 수 있다고 Hiatt는 말했습니다. 고대 생명체의 흔적을 찾거나, 인간 탐험가를 지원하거나, 지구로 돌아가기 위한 로켓 연료를 만들려는 경우, 물이 있을 가능성이 가장 높은 곳을 아는 것이 중요합니다.

참고 자료: Eric Hiatt, Muhammad Afzal Shadab, Sean P. S. Gulick, Timothy A.의 “초기 화성에서 Southern Highlands 대수층의 제한된 재충전” 주드와 마크 A. 헤세, 2023년 9월 9일, 이카루스.
도이: 10.1016/j.icarus.2023.115774

이 연구는 다음의 자금 지원을 받았습니다. NASA텍사스 대학 지구물리학 연구소와 UT 행성 거주 센터 등이 있습니다.