바스티타스 보레알리스

3. 탐사 역사

미국 NASA의 피닉스 (우주선)은 2008년 5월 25일 화성 북반구 바스티타스 보레알리스(계절경도 Ls=76.73)에 있는 그린 밸리에 성공적으로 착륙하여 탐사를 시작하였다.

사이언스지에 게재된 피닉스 임무 종료 후 연구 결과에 따르면, 토양 샘플에서 염화물, 중탄산염, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 황산염이 검출되었고, pH는 7.7±0.5로 좁혀졌다. 강력한 산화제인 과염소산염 (ClO₄)이 검출되었는데, 이는 미래 화성 식민지 개척 시 산소 공급원으로 사용될 가능성이 있다.^[14] 과염소산염은 물을 강하게 끌어당겨 오늘날 화성에서 소량의 액체 물을 생성할 수 있게 한다.^[14] 화성의 특정 지역에서 흔히 발견되는 협곡은 과염소산염이 얼음을 녹여 가파른 경사면의 토양을 침식시켜 형성되었을 수 있다.^[15] 실험 결과 토양에 3–5%의 탄산 칼슘이 함유되어 있음이 밝혀졌으며, 이는 입자를 결합시켜 토양 질감을 변화시키고 산을 완충하여 생명체에 더 우호적인 pH를 생성한다.^[16]

바스티타스 보레알리스 표면은 상당 부분 패턴 지형으로 덮여 있다. 땅이 다각형 모양을 띠기도 하는데, 이러한 다각형 패턴 지형은 피닉스 탐사선에 의해 근접 관찰되었다. 표면에 사슬로 배열된 낮은 언덕이 있는 지형은 '지문 지형'이라고 불리기도 한다.^[17] 이와 유사한 특징은 지구의 한랭 기후 지역인 남극 대륙에서도 발견된다. 남극 대륙의 다각형은 계절별 온도 변화로 토양-얼음 혼합물이 반복적으로 팽창, 수축하며 형성된다. 건조한 토양이 균열에 떨어지면 모래 쐐기가 만들어져 이 효과를 증대시키고, 응력 균열의 다각형 네트워크를 생성한다.^[18]

피닉스 착륙선은 마레 보레움에서 몇 달 동안 기상 관측을 제공했다. 풍속은 시속 11~58 km, 평균 풍속은 시속 36 km였다.^[22] 임무 기간 동안 측정된 최고 온도는 −19.6 °C, 최저 온도는 −97.7 °C였다.^[23] 먼지 악마가 관찰되었고,^[24] 적설량을 발생시키는 권운도 관찰되었다. 이 구름은 대기 중 약 −65 °C에서 형성되었으므로, 이산화탄소 얼음이 아닌 물 얼음으로 구성되어야 한다. 이산화탄소 얼음 형성 온도는 −120 °C 미만으로 훨씬 낮기 때문이다. 이 임무 결과에 따르면, 이 지역에서는 연말에 물 얼음(눈)이 축적되었을 것으로 추정된다.^[13] 과학자들은 물 얼음이 밤에 눈에 의해 아래로 운반되고, 아침에 승화(얼음에서 수증기로 직접 변환)된 후, 낮 동안 대류와 난류에 의해 대기 중으로 다시 혼합되는 것으로 추정한다.^[13]

3. 1. 피닉스 탐사선

4. 지질학적 특징

피닉스 탐사선과 여러 관측 자료를 통해 바스티타스 보레알리스의 지질학적 특징이 밝혀졌다.

바이킹과 패스파인더 착륙 지점과는 달리, ''피닉스'' 착륙 지점 근처 암석은 거의 모두 작았다. 지면은 평평하지만 다각형 모양을 하고 있으며, 지름 2m~3m의 다각형들이 20cm~50cm 깊이의 홈으로 경계 지어져 있다. 이는 토양 속 얼음이 온도 변화에 반응하여 팽창, 수축하며 생기는 현상이다.^[11] 토양 표면은 얇은 지각으로 덮여 있으며, 평평한 입자와 둥근 입자로 구성되어 있고 긁으면 덩어리진다. ''피닉스'' 지역에서는 물결 모양이나 모래 언덕은 발견되지 않았다. 얼음은 다각형 중앙에는 표면 아래 수 인치, 가장자리에는 최소 약 20.32cm 깊이에 존재하며, 대기에 노출되면 서서히 사라진다.^[12] 겨울에는 눈이 쌓인다.^[13]

피닉스의 탐사 결과, 토양 샘플에서 염화물, 중탄산염, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 황산염 등이 검출되었고, pH는 7.7로 측정되었다. 강력한 산화제인 과염소산염 (ClO₄)도 발견되었는데, 이는 로켓 연료나 산소 공급원으로 사용될 수 있는 중요한 물질이다. 과염소산염은 특정 조건에서 생명체 생장을 억제하기도 하지만, 일부 미생물은 에너지원으로 사용하며, 물과 혼합 시 어는점을 낮추는 역할도 한다. 화성의 협곡 지형은 과염소산염이 얼음을 녹여 침식을 유발해 형성되었을 가능성도 제기된다.^[14],^[15] 토양에는 3~5%의 탄산 칼슘이 함유되어 있는 것으로 밝혀졌으며, 이는 입자를 결합시켜 토양 구조를 변화시키고 산을 완충하여 생명체에 유리한 pH를 만드는 역할을 한다.^[16]

화성의 넓은 지역은 과거 빙하의 영향을 받은 것으로 보이며, 고위도 지역에는 여전히 많은 양의 물 얼음이 존재한다.^[20] 듀테로닐루스 멘사 지역에 대한 레이더 연구 결과, 수 미터 두께 암석 파편 아래에 얼음이 광범위하게 분포한다는 증거가 발견되었다. 이 얼음은 과거 극 이동 시기에 강설로 인해 퇴적된 것으로 추정된다.^[21]

4. 1. 패턴 지형

4. 1. 1. 다각형 지형

4. 1. 2. 지문 지형

4. 2. 서리 제거 현상

4. 3. 빙하 및 층 구조

4. 4. 사구

5. 물의 흔적과 생명체 존재 가능성

Science^영어지에 게재된 피닉스 임무 종료 후 연구 결과에 따르면, 샘플에서 염화물, 중탄산염, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 황산염이 검출되었다. pH는 7.7±0.5로 좁혀졌다. 강력한 산화제인 과염소산염(ClO₄)이 검출되었는데, 이는 로켓 연료나 미래 식민지 개척자들을 위한 산소 공급원으로 사용될 가능성이 있어 중요한 발견이었다. 특정 조건에서 과염소산염은 생명체 생장을 억제하지만, 일부 미생물은 혐기성 환원을 통해 이 물질로부터 에너지를 얻는다. 과염소산염은 물과 혼합될 경우 어는점을 크게 낮추며(도로에 소금을 뿌려 얼음을 녹이는 방식과 유사), 물을 강하게 끌어당겨 공기 중 습기를 흡수, 오늘날 화성에서 소량의 액체 물을 생성할 수 있다.^[14] 화성 특정 지역에서 흔히 발견되는 협곡은 과염소산염이 얼음을 녹여 가파른 경사면 토양을 침식시켜 형성되었을 수 있다.^[15]

두 세트의 실험을 통해 토양에 3–5%의 탄산 칼슘이 함유되어 있음이 밝혀졌다. 열 및 진화 가스 분석기(TEGA)에서 샘플을 천천히 가열했을 때 725°C에서 피크가 나타났는데, 이는 탄산 칼슘 존재 시 나타나는 현상이다. 두 번째 실험으로 습식 화학 실험실 (WCL)에서 토양 샘플에 산을 첨가하는 동안 pH 전극으로 pH를 측정했는데, pH가 3.3에서 7.7로 상승했기 때문에 탄산 칼슘이 존재한다고 결론지었다. 탄산 칼슘은 입자를 결합시켜 토양 질감을 변화시키며, 산을 완충하여 생명체에 더 우호적인 pH를 생성하므로 생명체에게 더 유리할 수 있다.^[16]

6. 기후 변화

피닉스 (우주선)이 2008년 5월 25일 화성 북반구 바스티타스 보레알리스(계절경도 Ls=76.73)의 그린 밸리에 착륙했다. ''피닉스'' 착륙선은 이 곳에서 몇 달 동안 기상 관측 자료를 제공했다. 풍속은 시속 11~58 km였으며, 평균 풍속은 시속 36 km였다.^[22] 관측 기간 동안 최고 온도는 -19.6°C, 최저 온도는 -97.7°C였다.^[23] 먼지 악마도 관측되었다.^[24]

''피닉스''가 촬영한 이미지에서는 적설량을 발생시키는 권운이 관찰되었다. 구름은 대기 중 약 -65°C에서 형성되었는데, 이는 이산화탄소 얼음이 형성되는 온도(-120°C 미만)보다 훨씬 높으므로 구름은 물 얼음으로 구성되어야 한다. 이를 통해 이 지역에는 연말에 물 얼음(눈)이 쌓였을 것으로 추정된다.^[13]

과학자들은 밤에 눈이 내리면서 물 얼음이 아래로 운반되고, 아침에 승화(얼음에서 수증기로 직접 변환)된 후, 낮 동안 대류와 난류에 의해 다시 대기 중으로 섞인다고 생각한다.^[13]

《사이언스》에 게재된 피닉스 탐사선의 자료 해석에 따르면, 물 얼음의 존재가 확인되었고, 해당 지역은 가까운 과거에 더 습하고 따뜻한 기후였음이 밝혀졌다. 화성 토양에서 탄산 칼슘이 발견된 것은 이 지역이 과거에 습하거나 젖어 있었을 것이라는 추측을 뒷받침한다. 계절별 또는 더 긴 주기의 일주기 변화 동안 물이 얇은 막 형태로 존재했을 수도 있다. 화성의 황도 경사는 지구보다 훨씬 더 크게 변하기 때문에, 습도가 더 높은 시기가 있었을 가능성이 크다.^[25]

7. 지도

참조

_[1] 서적 A Latin Dictionary https://www.perseus.[...] Oxford. Clarendon Press 1879
_[2] 웹사이트 Vastitas Borealis http://planetaryname[...] USGS Astrogeology Science Center 2021-04-22
_[3] 웹사이트 known as the North polar erg https://www.uahirise[...] HiRISE project
_[4] 웹사이트 Planetary Names: Vastitas, vastitates: Vastitas Borealis on Mars https://planetarynam[...] 2017-04-17
_[5] 웹사이트 USGS Planetary Nomenclature http://planetaryname[...]
_[6] 간행물 The Borealis basin and the origin of the martian crustal dichotomy 2008-06-01
_[7] 웹사이트 NASA – NASA Spacecraft Reveal Largest Crater in Solar System https://www.nasa.gov[...] 2017-04-18
_[8] 웹사이트 Water ice in crater at Martian north pole http://www.esa.int/S[...] European Space Agency 2007-08-04
_[9] 웹사이트 Phoenix Sol 2 press conference, in a nutshell http://planetary.org[...] Planetary Society 2008-05-27
_[10] 웹사이트 Mars lander aims for touchdown in 'Green Valley' https://www.newscien[...] New Scientist Space 2008-04-11
_[11] 문서 Thermal contraction crack polygons on Mars: Classification, distribution, and climate implications from HiRISE observations 2009
_[12] 웹사이트 The Dirt on Mars Lander Soil Findings http://www.space.com[...] 2009-07-02
_[13] 문서 Mars Water-Ice Clouds and Precipitation 2009
_[14] 웹사이트 JPL http://www.jpl.nasa.[...] 2012-08-11
_[15] 문서 Detection of Perchlorate and the Soluble Chemistry of Martian Soil at the Phoenix Lander Site 2009
_[16] 문서 Evidence for Calcium Carbonate at the Mars Phoenix Landing Site 2009
_[17] 문서 Geological observations in the Cydonia region of Mars from Viking 1977
_[18] 웹사이트 Signs of Aeolian and Periglacial Activity at Vastitas Borealis (HiRISE Image ID: PSP_001481_2410) http://hirise.lpl.ar[...]
_[19] 문서 A synthesis of Martian aqueous mineralogy after 1 Mars year of observations from the Mars Reconnaissance Orbiter 2009
_[20] 웹사이트 Breathtaking views of Deuteronilus Mensae on Mars http://www.esa.int/S[...] 2018-05-05
_[21] 문서 Exploring the northern mid-latitude glaciation with a general circulation model 2007
_[22] 웹사이트 ASC – Ficher introuvable – CSA – File not found http://www.asc-csa.g[...] 2009-07-22
_[23] 웹사이트 CSA – News Release http://www.asc-csa.g[...] 2010-12-19
_[24] 문서 H2O at the Phoenix Landing Site 2009
_[25] 문서 Evidence for Calcium Carbonate at the Mars Phoenix Landing Site 2009