우리가 아는 화성의 크레이터가 실제로는 과거에 거대화산(Supervolcano)이었다는 연구결과가 나왔다.

美항공우주국(NASA·나사)는 22일(현지시간) 화성에서 슈퍼화산으로 보이는 지형을 최초로 찾아냈다고 발표했다.

화성의 표면에 거대한 원형 분지를 가진 이 수수께끼의 화산은 그동안 충돌분화구로 분류돼 왔었다. 하지만 아리조나 투손의 행성과학연구소와 국제연구팀은 이 분지가 실제로는 고대 슈퍼화산 분출의 잔해라고 결론 내렸다. 

이들의 평가는 나사의 마스오딧세이(Mars Odyssey),마스글로벌서베이어(Mars Global Surveyor),화성궤도탐사선(MRO) 및 유럽우주청(ESA)의 마스익스프레스 궤도탐사선을 통해 확보한 위상데이터 및 사진을 바탕으로 한 것이다.

▲ 화성 에덴 파테라분지에서 발견된 슈퍼 화산. 붉은색,노란색은 분지와 주변 지역의 보다 더 높은 고도의 지역을 보여준다. 청색,회색은 더 낮은 고도를 보여준다.<사진=나사>

나사는 "이 새로운 조사결과 화성의 에덴 파테라(Eden Patera·에덴 접시)분지가 화산분출에 의한 것이었음을 밝혀주고 있다"고 전했다.

조지프 미찰스키 연구원은 행성과학연구소, 런던 자연사박물관 및 나사 고다드우주비행센터 제이콥 블리처와 제휴해 연구한 결과 이같이 드러났다고 밝혔다. 이들은 이같은 연구결과를 10월 3일자 네이처지에 발표했다.  

▲ 갈라파고스섬에서 나타난 화산 분출에 의해 형성된 칼데라지형. <사진=나사>

제이콥 블리처 나사 고다드우주비행센터 연구원은 에덴 파테라 분지가 화산 칼데라(화산 폭발에 의해 형성된 함몰된 분지)라고 말했다. 그는 그 동안 이 칼데라가 움푹하게 가라앉아 있었기 때문에 이것이 화산으로 보이기보다는 운석의 충돌에 의한 크레이터로 보였다고 설명했다.

미찰스키는 “화성에서는 젊은 화산은 우리가 이를 알 수 있도록 매우 특별한 모습을 보여준다”고 말한다. 그는 “오랫 동안 계속돼 온 의문은 고대 화성의 화산이 어떤 모양이었는지에 대한 것"이었다면서 "그것들은 이 분지처럼 보인다”고 말했다.

▲ 화성에서 발견된 슈퍼화산. 검은색은 에덴 파테라의 낮은지역을 덮은 보다 새로운 물질을 말한다.<사진=나사>

연구원들은 또한 “가스가 녹아있는 거대한 마그마 더미가 지각의 얇은 곳으로부터 지표면으로 급속히 뚫고 나왔다"고 밝혔다. 이것이 사이다처럼 화성의 지표면을 흔들었고 지각의 끝부분이 갑자기 터지면서 초거대화산은 내부에 머금고 있던 것을 멀리까지 광범위하게 날려버렸을 것이라는 게 이들의 설명이다.

블리처는 “이 매우 폭발적인 형태의 분출은 일반적인, 유년기 화성 화산의 분출량보다 몇 배나 많은 재와 다른 물질들을 내뿜으면서 모든 것들을 바꾸었다”고 말했다. 그는 “지구에서도 이런 형태의 분출이 발생해 화산재 등 쇄설물이 대기 멀리까지 퍼져 아주 오랫동안 머무르면서 지구대기 온도를 수년에 걸쳐 바꿔놓는다”고 말했다.

화성 슈퍼화산의 경우도 화산 속의  물질이 분출된 후에 움푹 패인 곳이 남아있다가 훨씬 더 많이 붕괴됐고 이는 주변의 대지를 가라앉게 만들었다. 오랜 시간 전에 발생한 이같은 분출현상은 지구에서도 발생한 적이 있는데 미국 옐로스톤 간헐천자연공원,인도네시아 토바호수,뉴질랜드 타오포호수 등이 대표적인 곳이다. 

에덴 파테라가 위치한 화성의 아라비아 테라(arabia Terra)지역에서는 이전가지 화산의 흔적이 발견되지 않았다. 이 운석에 두들겨 맞은 듯한 모양의 심하게 분출된 지형은 그동안 충돌분화구로만 알려져 왔다.

하지만 미칼스키연구원은 이 독특한 분지를 보다 더 정확히 관찰한 결과, 여기에서는 충돌분화구에서 통상적으로 발견되는 튀어나온 테두리 지형이 없다는 사실을 발견했다. 게다가 그는 또한 이젝타 블랭킷(ejecta blanket)로 불리는 운석충돌로 생겨난 크레이터 주변부 바깥으로 녹아내린 녹은 바위가 펼쳐진 흔적도 찾을 수 없었다고 지적했다.

▲ 운석충돌시에는 이른 바 이젝타 블랭킷(ejecta blanket) 이 생겨난다. <사진= 나사>

▲ 이젝타 블랭킷의 모습. <사진= 나사>

▲ 이젝타 블랭킷의 형성 과정.분화구 좌우로 넓게 펼쳐진 회색 부분이 이젝타 블랭킷이다. 화구안의 검은 부분은 운석충돌로 녹은 암석을 가리킨다.<사진= 나사>

이런 핵심적 특징이 보이지 않는 충돌분화구에 대한 미찰스키의 의구심은 커져만 갔다. 그는 에덴 파테라의 특징이 통상적인 화산활동에 의한 것이 아닐까 생각했고 화산 전문가 블리처와 접촉했다.

블리처는 에덴 파테라의 특징이 눈썹바위처럼 원형화구의 주변으로 튀어나온 바위인 록리지(rock ledegs)의 특징을 보이는 형태라는 데 주목했다. 록리지는 통상 화산이 분출된 후 용암호수가 천천히 가라앉을 때 녹은 바위형태로 남겨진다.

게다가 이 분지의 외부는 지각표면 아래의 활동으로 인해 지면이 붕괴될 때 발생한 일종의 단층과 계곡에 의해 원형고리가 만들어졌다.

과학자들은 이들의 존재, 그리고 같은 장소에 있는 다른 화산분출 활동의 특징을 보고 "에덴 파테라가 슈퍼화산으로 재 분류돼야 한다"고 생각하기에 이르렀다.

연구팀은 근처에서도 이같은 화산활동을 한 특성을 보이는 화산이었을 가능성을 보인 몇 개의 크레이터를 더 찾아냈다. 그리고 이 가운데 아라비아 테라가 슈퍼화산일 조건을 갖추었다는 것을 알아냈다. 이 크레이터의 거대한 분화가 화성의 화산과 무관한 곳까지 퍼져있는 화산퇴적물의 원천일 가능성도 제기되고 있다.

블리처는 “만일 이 몇몇 화산들이 한 때 분출했다면 이들은 화성 진화에 엄청나게 중대한 영향을 주었을 것”이라고 말했다.



이재구 기자