타르시스
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1. 개요
타르시스는 성서에 등장하는 지명에서 유래된 화성의 거대한 화산 지대로, 올림푸스산을 포함한 여러 순상 화산과 소규모 화산들을 포함한다. 지질학적으로는 화산 활동과 지각 변형의 결과로 형성된 지역으로, 열점 위에 위치하여 대규모 마그마 분출과 관입 복합체를 형성했을 것으로 추정된다. 타르시스의 거대한 질량은 화성의 자전축 이동, 즉 진극 이동을 일으켰으며, 화성 지질에 큰 영향을 미쳤다. 타르시스는 대중 문화에서도 다양한 작품의 배경으로 등장한다.
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올림푸스산은 화성에 있는 높이 약 25km의 거대한 순상 화산으로, 프랑스 크기만한 넓이와 복잡한 칼데라를 가지며, 오랜 기간 현무암질 용암 분출로 형성된 비대칭적인 지형이다.
| 타르시스 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 명칭 | 타르시스 |
| 로마자 표기 | Tharsis |
| 유형 | 화산 고원, 화산 지대 |
| 지름 | ~5,000 km |
| 최고점 | ~7 km (화산 제외) |
| 위치 | 화성 동반구 |
| 좌표 | 0° 00′ N 260° 00′ E |
| 지형 정보 | |
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| 어원 | |
| 명명 | 구약성경의 다시스에서 유래 |
2. 지리
타르시스라는 이름은 성서에 등장하는 세계의 서쪽 끝에 있는 땅으로 알려진 지명인 타르시슈(Tarshish)에서 유래되었다.[46] 타르시스는 여러 가지 의미를 가질 수 있는데, 일반적으로 적도 남쪽, 동경 약 265° 부근에 중심을 둔 비정상적으로 높은 지형의 대륙 크기 지역을 나타내는 데 널리 사용된다.[4] '''타르시스 융기대''' 또는 타르시스 고원이라고 불리는 이 넓고 높은 지역은 화성의 서반구를 지배하며, 전 지구적 이분법 다음으로 행성에서 가장 큰 지형적 특징이다.[5]
타르시스는 공식적으로 정의된 경계가 없으므로,[6] 이 지역의 정확한 크기를 제시하기 어렵다. 일반적으로 이 융기대는 약 5000km에 걸쳐 있으며[4] 최대 7km 높이에 이른다[5](화산은 고도가 훨씬 더 높기 때문에 제외). 대략 서쪽의 아마조니스 평원(동경 215°)에서 동쪽의 크리세 평원(동경 300°)까지 뻗어 있다. 이 융기대는 남북 방향으로 약간 길쭉하며, 북쪽의 알바산(북위 약 55°) 기슭에서 남쪽의 타우마시아 고지(남위 약 43°) 기저부까지 이어진다. 지역의 정의에 따라 타르시스는 에서 , 즉 화성 표면적의 최대 25%를 차지한다.[7][8][9]
타르시스 지역은 지질학적으로 구별되는 여러 하위 지역들로 구성되며, 각 지역은 서로 다른 시대와 화산-지구조 역사를 가지고 있다.
타르시스는 크게 북쪽과 남쪽의 두 개의 넓은 고지로 나뉜다.[10][11] 북쪽 고지는 알바산과 그 광대한 용암류에 의해 지배된다. 알바산은 화성에만 존재하는 광대하고 저지대에 위치한 독특한 화산체로, 너무 크고 지형적으로 독특하여 거의 독립적인 화산 지방으로 간주될 수 있다.[12][13] 북쪽 고지의 가장 오래된 부분은 케라우니우스 포세의 심하게 갈라진 지형에 해당하며, 남북 방향으로 뻗어 있어 알바산이 위치한 노아크기 시대의 기반암의 일부를 형성한다.[14]
타르시스의 더 큰 남쪽 부분은 오래된 분화구가 있는 고지대 지형 위에 있다. 동쪽으로는 광대한 화산 평원인 타우마시아 고원으로 구성되어 있으며,[16] 서쪽으로는 높이 솟은 균열대(클라리타스 포세)와 산맥(타우마시아 고지[17])에 의해 경계를 이룬다. 북쪽으로는 녹티스 라비린투스와 마리너 협곡의 서쪽 4분의 3에 의해 경계를 이룬다. 타르시스 융기의 가장 높은 고원 고도는 북쪽 시리아 플라눔, 서쪽 녹티스 라비린투스, 그리고 아르시아산 동쪽의 평원에서 나타난다.
타르시스 융기의 북쪽과 남쪽 부분 사이에는 비교적 좁고 북동쪽으로 뻗어 있는 지역이 있는데, 이 지역은 타르시스 자체 또는 중앙 타르시스로 간주될 수 있다. 이 지역은 타르시스 삼산 (아르시아산, 파보니스산, 아스크레우스산)과 여러 개의 작은 화산체, 그리고 젊은 용암류로 구성된 인접한 평원으로 정의된다.[15]
올림푸스산과 그에 관련된 용암류 및 후광 퇴적물은 타르시스 지역의 또 다른 독립적인 하위 지역을 형성한다. 이 지역은 약 1600km에 걸쳐 있다. 올림푸스산은 큰 타르시스 화산 중 가장 젊은 화산이다.
이 지역은 태양계에서 가장 큰 규모의 화산이 여러 개 있는 타르시스 고원을 포함한다. 타르시스 고원의 거대함은 화성 지질학에 큰 영향을 미쳤다. 타르시스 지역은 타르시스 계곡(trough)이라고 불리는 고리 모양의 저지대로 둘러싸여 있다. 그리고 타르시스 동쪽에는 타르시스보다 규모가 작은 아라비아 테라가 있는데, 이것은 타르시스의 무게로 인해 형성되었을 가능성이 있다. 이러한 특징들은 노아키스기 후기 화성 계곡 형성에 있어 주요한 영향을 미쳤다. 타르시스 마그마에서 분출된 다량의 이산화탄소와 수증기는 화성이 습윤했던 시대에 중요한 역할을 했을 것으로 생각된다.
2. 1. 주요 화산
태양계에서 가장 큰 화산 지대인 타르시스는 일반적으로 올림푸스산, 알바산(Alba Mons), 타르시스 삼산(Tharsis Montes)으로 알려진 3개의 거대한 순상 화산인 아르시아산(Arsia Mons), 파보니스산(Pavonis Mons), 아스크레우스산(Ascraeus Mons)을 포함하여 5개의 순상 화산으로 구성된다.[46] 올림푸스산은 화성에서 가장 높은 화산으로 종종 타르시스 지대와 연관되어 있지만, 실제로는 타르시스 지대의 서쪽 가장자리에 위치해 있다.타르시스 고원의 주요 화산은 다음과 같다.
- 올림푸스산 - 태양계에서 가장 큰 순상화산.
- 타르시스 삼산 - 타르시스 고원 중앙에 일렬로 늘어선 세 개의 순상화산.
- * 아스크레우스산
- * 알시아산
- * 파보니스산
- 알바 파테라 - 타르시스 지역 북쪽에 있는 특징적인 화산.
- 비브리스 파테라
2. 2. 소규모 화산
타르시스 지대에는 비블리스 톨루스(Biblis Tholus), 세라우니우스 톨루스(Ceraunius Tholus), 조비스 톨루스(Jovis Tholus), 타르시스 톨루스(Tharsis Tholus), 율리시스 톨루스(Ulysses Tholus), 우라니우스산(Uranius Mons), 우라니우스 톨루스(Uranius Tholus)와 같은 작은 화산들이 있다.[46]3. 규모와 크기
타르시스는 화성 서반구 대부분을 차지하는 넓은 융기 지역으로, 지구의 대륙 크기와 비슷하다. 전 지구적 이분법 다음으로 화성에서 가장 큰 지형이기도 하다.[47]
타르시스는 명확하게 정해진 경계가 없어서 정확한 크기를 말하기는 어렵다. 하지만, 일반적으로 동서 방향으로는 약 5000km, 높이는 최대 7km (높은 화산 제외)에 이른다.[48] 서쪽의 아마조니스 평원에서 동쪽의 크리세 평원까지 뻗어 있으며, 남북 방향으로도 뻗어 있다.[48] 지역 정의에 따라 다르지만, 타르시스는 대략 , 즉 화성 전체 표면적의 최대 25%를 차지한다.[49][50][51]
이 지역은 태양계에서 가장 큰 규모의 화산들이 모여 있는 곳으로도 유명하다. 특히 올림푸스 산은 35억~38억 년 전 노아키스기 동안 맨틀 플룸의 상승으로 만들어졌다.
타르시스의 거대한 크기는 화성의 지질에 큰 영향을 미쳤다. 타르시스 지역은 '타르시스 계곡'이라고 불리는 고리 모양의 저지대로 둘러싸여 있으며, 동쪽에는 타르시스보다 작은 아라비아 테라가 있는데, 이는 타르시스의 무게 때문에 형성되었을 가능성이 있다. 이러한 특징들은 노아키스기 후기 화성의 계곡 형성에 중요한 영향을 미쳤다. 또한 타르시스 마그마에서 나온 많은 양의 이산화탄소와 수증기는 화성이 습했던 시기에 중요한 역할을 했을 것으로 추정된다. 2001년 로저 J. 필립스의 계산에 따르면, 화성 표면은 1,500 헥토파스칼의 이산화탄소 대기와 평균 120m 깊이의 액체 물로 덮여 있었다.
3. 1. 경계 및 면적
타르시스는 형식적으로 정의된 경계를 갖고 있지 않아 정확한 크기를 파악하기 어렵다. 일반적으로 융기대의 길이는 약 이며, 높이는 최대 (높은 화산 제외)이다.[48] 서쪽의 아마조니스 평원(화성 동경 215도)에서 동쪽의 크리세 평원(화성 동경 300도)까지 뻗어 있다.[48] 남북 방향으로는 약간 길쭉하게 뻗어 있으며, 북쪽의 알바 몬스(화성 북위 약 55도) 기슭에서 남쪽의 타우마시아 고지(화성 남위 약 43도) 기저부까지 이어진다. 지역을 어떻게 정의하는가에 따라 타르시스의 면적은 약 , 즉 화성 전체 표면적의 최대 25%를 차지한다.[49][50][51]3. 2. 세부 지역
타르시스 지역은 지질학적으로 구별되는 여러 하위 지역으로 구성되며, 각 지역은 서로 다른 시대와 화산-지구조 역사를 가지고 있다. 여기서 제시된 구분은 비공식적인 것이며, 공식적으로 명명된 다른 지형적 특징과 지역의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.타르시스는 크게 북쪽과 남쪽의 두 개의 넓은 고지로 나뉜다.[10][11] 북쪽 고지는 이분법 경계의 북쪽에 있는 드물게 분화구가 있는 저지대 평원을 부분적으로 덮고 있다. 이 지역은 알바 몬스와 그 광대한 용암류에 의해 지배된다. 알바 몬스는 화성에만 존재하는 광대하고 저지대에 위치한 독특한 화산체이다. 알바 몬스는 너무 크고 지형적으로 독특하여 거의 독립적인 화산 지방으로 간주될 수 있다.[12][13] 북쪽 고지의 가장 오래된 부분은 케라우니우스 포세의 심하게 갈라진 지형에 해당하는 넓은 지형상의 산맥으로 구성된다.[14] 이 산맥은 남북 방향으로 뻗어 있으며, 알바 몬스가 위치한 노아크기 시대의 기반암의 일부를 형성한다. 북쪽 고지에는 케라우니우스 포세 지층의 용암류도 있는데, 이 용암류는 남쪽의 타르시스 중앙 지역의 대부분을 구성하는 아마조니스기 시대의 용암류보다 다소 오래되었다.[15]
타르시스의 더 큰 남쪽 부분은 오래된 분화구가 있는 고지대 지형 위에 있다. 그 서쪽 경계는 다에달리아 플라눔의 높은 용암 평원에 의해 대략적으로 정의되며, 남서쪽으로 멤노니아와 테라 시레넘 지역으로 완만하게 경사져 있다. 동쪽으로는 남쪽 타르시스 융기가 약 3,000km에 달하는 광대한 화산 평원인 타우마시아 고원으로 구성되어 있다.[16] 타우마시아 고원은 서쪽으로는 높이 솟은 균열대(클라리타스 포세)와 산맥(타우마시아 고지[17])에 의해 경계를 이루며, 남쪽으로 휘어져 동쪽으로 북동쪽으로 넓게 뻗어 있으며, 전갈의 꼬리 모양과 비슷하다.[10][18] 이 고원 지방은 북쪽으로 녹티스 라비린투스와 마리너 협곡의 서쪽 4분의 3에 의해 경계를 이룬다. 동쪽으로는 코프레이츠 고지라고 불리는 남북 방향의 산맥에 의해 경계를 이룬다.[19] 이 경계들은 시리아, 시나이, 솔리스 플라나(화성의 평원 목록 참조)를 포함하는 넓고 높은 고원과 얕은 내부 분지를 둘러싸고 있다. 타르시스 융기의 가장 높은 고원 고도는 북쪽 시리아 플라눔, 서쪽 녹티스 라비린투스, 그리고 아르시아 몬스 동쪽의 평원에서 나타난다.
타르시스 융기의 북쪽과 남쪽 부분 사이에는 비교적 좁고 북동쪽으로 뻗어 있는 지역이 있는데, 이 지역은 타르시스 자체 또는 중앙 타르시스로 간주될 수 있다. 이 지역은 세 개의 거대한 타르시스 몬테스 화산(아르시아 몬스, 파보니스 몬스, 아스 크라에우스 몬스), 여러 개의 작은 화산체, 그리고 젊은(중기~후기 아마조니스기) 용암류로 구성된 인접한 평원으로 정의된다.[15] 용암 평원은 동쪽으로 완만하게 경사져 있으며, 더 오래된(헤스페리아기 시대) 에쿠스 카스마와 서쪽 템페 테라의 지형과 겹치고 있다. 서쪽으로는 용암 평원이 최대 200km 폭의 거대한 북서쪽 방향의 계곡 시스템을 향해 경사져 있다. 아마조니스 플라니티아로 유입되는 이 북서쪽 경사 계곡(NSVs)은 평행한 거대한 "용골 모양"의 곶으로 분리되어 있다. NSVs는 타르시스 동쪽의 크리세 플라니티아로 유입되는 거대한 유출 채널과 유사한 엄청난 규모의 홍수의 잔해일 수 있다.[20] 중앙 타르시스는 약 3500km 길이이며, 타르시스 사변형을 덮고 있는 지역의 대부분과 남쪽에 인접한 포에니키스 라쿠스 사변형의 북서쪽 부분을 포함한다.
올림푸스 몬스와 그에 관련된 용암류 및 후광 퇴적물은 타르시스 지역의 또 다른 독립적인 아지역을 형성한다. 이 아지역은 약 1600km에 걸쳐 있다. 주요 지형 융기에서 벗어나 있지만, 타르시스를 형성한 화산 과정과 관련이 있다.[10] 올림푸스 몬스는 큰 타르시스 화산 중 가장 젊은 화산이다.
4. 지질학
타르시스 벌지는 화성 중심에서 외곽 방향으로 완만하게 경사진 돔 형태의 광대한 고원 지대이다. 이 지역에는 다양한 시기에 형성된 용암류층이 넓게 분포하며, 여러 개의 홈이 파여 있다. 용암은 중심에서 주변으로 뻗어 나갔으며, 그중 하나는 거대한 매리너 계곡을 형성한다. 고원에는 많은 화산이 있는데, 그중 5개가 특히 크다. 타르시스 지대는 우주에서 볼 때 주변보다 밝게 보이는데, 이는 현무암의 어두운 색이 아닌 얇고 밝은 색의 모래로 덮여 있기 때문이다.
타르시스의 거대한 크기는 주변에 형성된 방사형 홈, 화성 반대편의 작은 융기 지형인 아라비아 대지 등 화성 지질에 큰 영향을 미쳤다. 타르시스의 무게는 침하를 유발하여 화성 다른 지역의 변형을 가져왔고, 노아키스기 후기에 형성된 수많은 협곡의 지형적 특징과도 관련이 깊다.
타르시스 화산에서 방출된 이산화탄소와 물은 화성의 따뜻하고 습윤했던 시기에 중요한 역할을 했을 것으로 추정된다. 타르시스 화산 마그마는 약 1.5 기압의 이산화탄소 대기와 평평한 화성 표면을 120m 두께로 덮을 수 있는 물을 만들 수 있는 규모였다.[52]
4. 1. 형성 가설
타르시스 벌지의 형성에 대해서는 크게 두 가지 가설이 있다. 첫 번째는 화성 아래층에 있던 맨틀이 상승하면서 형성되었다는 가설이다. 이 가설에 따르면, 맨틀 상승류의 열기둥은 타르시스 아래쪽에 장기간 위치하여 열점을 형성하고 지각을 융기시킨다. 다만, 충분한 열에너지와 암반층을 제공한다는 이론도 있으며, 열기둥은 맨틀 대류 과정의 일부이지만 대류의 존재 여부는 아직 불분명하다.두 번째 가설은 화성에서 분출된 용암류가 계속해서 겹겹이 쌓이면서 용암층의 무게가 지각을 아래쪽으로 휘어지게 만들었다는 것이다.
타르시스의 특징에 대한 주요 질문 중 하나는 팽창부가 주로 하부 맨틀 플룸이 제공하는 부력에 의한 활동적인 지각 융기의 산물인지, 아니면 단순히 하부 지권에 의해 지지되는 거대하고 정적인 화성암체인지 여부이다. 중력 자료와 타르시스 주변의 단층 패턴에 대한 이론적 분석은 후자가 더 가능성이 높다는 것을 시사한다.[23][24]
타르시스는 일반적으로 화산-지질구조 지방으로 불리는데, 이는 광범위한 지각 변형을 일으킨 화산 활동과 관련 지질 구조 과정의 산물이라는 것을 의미한다. 일반적인 견해에 따르면, 타르시스는 하와이 섬 아래에 있는 것과 유사한 열점 위에 있다. 열점은 맨틀을 통과하여 상승하는 하나 이상의 거대한 열기둥(슈퍼플룸[21])인 뜨겁고 밀도가 낮은 물질로 인해 발생한다. 열점은 하부 지각에 많은 양의 마그마를 생성하는데, 이는 매우 유동적인 현무암질 용암으로 지표면에 분출된다. 화성에는 판구조론이 없기 때문에 용암은 수십억 년 동안 한 지역에 축적되어 거대한 화산 구조물을 만들 수 있다.
지구와 화성에서 대규모 화성암 지대에서 생성된 모든 마그마가 용암으로 지표면에서 분출되는 것은 아니다. 많은 마그마는 지각에 정체되어 서서히 식고 굳어져서 대규모 관입 복합체(플루톤)를 생성한다. 마그마가 수직 균열을 통해 이동하면 수많은 다이크가 생성되는데, 이는 지표면에서 길고 직선적인 균열(호상구조)과 분화구 사슬(catenae)로 나타날 수 있다. 마그마는 층상관입암과 락콜리스와 같이 큰 판상의 암체로 지각에 수평으로 관입할 수도 있는데, 이는 상부 지각의 일반적인 돔 형성과 균열을 유발할 수 있다. 따라서 타르시스의 대부분은 지표면의 용암류 외에 이러한 관입 복합체로 구성되어 있을 가능성이 높다.[22]
타르시스의 엄청난 무게로 인해 지각에 엄청난 응력이 발생하여 해당 지역 주변에 넓은 해구[25]가 생성되고 팽창부 중심에서 시작하여 행성의 절반까지 뻗어나가는 방사상 균열이 생겨났다.[26]
지질학적 증거는 팽창부가 노아 시대 말,[25] 약 37억 년 전에 대부분 형성되었음을 나타낸다.[27] 팽창부 자체는 오래되었지만, 해당 지역의 화산 폭발은 화성의 역사를 통해 계속되었으며, 행성의 대기 생성과 행성 표면의 암석 풍화에 중요한 역할을 했을 가능성이 높다.[28]
어떤 추정에 따르면 타르시스 팽창부에는 약 3억 입방킬로미터의 화성암이 포함되어 있다. 타르시스를 형성한 마그마에 하와이 현무암질 용암에서 관찰된 것과 비슷한 비율의 이산화탄소(CO2)와 수증기가 포함되어 있다고 가정하면, 타르시스 마그마에서 방출된 총 가스량은 1.5bar의 CO2 대기를 생성하고 두께 120m의 전 지구적 수층을 생성할 수 있었을 것이다.[25] 화성 마그마에는 상당량의 황과 염소도 포함되어 있을 가능성이 높다. 이러한 원소는 물과 결합하여 1차 암석과 광물을 분해할 수 있는 산을 생성한다. 화성의 초기 시대(테이키안[29])에 황산 풍화작용으로 황산염과 같은 풍부한 수화된 황산염 광물이 생성된 것에 대해서는 타르시스 및 행성의 다른 화산 중심지에서 나오는 배출물이 원인일 가능성이 높다.
유럽 우주국(ESA)의 두 탐사선은 타르시스에서 수빙을 발견했다. 이전에는 화성에 수빙이 존재할 수 없다고 생각되었다.[30]
최근 연구에서는 태양계 전역의 다양한 모양, 크기 및 구성의 지질학적 특징을 포함하도록 화산의 정의를 개선하려는 시도가 있었다.[37] 이러한 아이디어의 종합으로부터 나온 놀랍고 논란의 여지가 있는 결론 중 하나는 타르시스 지역이 하나의 거대한 화산일 수 있다는 것이다.[38] 이는 2010년에 발표된 미국 지질학회 특별 논문에서 지질학자 안드레아 보르지아와 존 머레이가 제시한 가설이다.[39]
보르지아와 머레이에 따르면, 시칠리아의 에트나 산은 훨씬 더 큰 타르시스 융기를 위한 좋은 지상 유추이며, 이들은 타르시스 융기를 거대한 화산으로 간주한다. 에트나 산은 북북동 방향으로 정상을 가로지르는 화산 리프트 시스템, 화산 기저부를 둘러싸는 주변 압축대(역단층 전면), 그리고 정상 리프트를 주변 역단층 전면에 연결하는 동북동 방향의 횡장력(사교 정단층) 시스템이라는 세 가지 주요 구조적 특징을 특징으로 하는 복잡한 확장 화산이다.[41] 화산의 정상에는 가파른 정상 원뿔이 있으며, 종종 활동적이다. 전체 건물에는 많은 수의 작은 기생 화산이 산재해 있다.[42]
에트나 산과 타르시스 융기의 구조적 유사성은 놀랍다. 보르지아와 머레이의 견해에 따르면, 타르시스는 매우 큰 확장 화산과 유사하다. 에트나 산과 마찬가지로 확장은 융기 정상을 통과하는 리프트와 리프트를 기저부 압축대에 연결하는 방사상 열극 단층 시스템을 생성했다. 타르시스의 열극 단층 시스템은 마리너 협곡이 가장 큰 예인 방사상 지구 침강으로 나타난다. 역단층 전면은 타우마시아 고지로 보인다. 지구에서는 판의 리프팅이 해당 섭입대를 생성하지만, 화성의 두꺼운 암석권은 맨틀로 내려갈 수 없다. 대신 압축된 구역이 옆으로 밀려 산맥을 형성하는 납착이라는 과정을 거친다. 유추를 완성하기 위해 거대한 올림푸스 산과 타르시스 산은 훨씬 더 큰 화산 건물의 정상 원뿔이나 기생 화산일 뿐이다.
4. 2. 영향
타르시스 벌지의 거대한 크기는 화성의 지질에 큰 영향을 주었다. 타르시스 주변에는 방사상의 홈이 형성되었고, 화성의 반대편에는 아라비아 대지라고 하는 작은 융기 지형이 만들어졌다. 타르시스의 무게는 타르시스의 침하를 일으켜 화성 다른 지역의 변형을 초래했으며, 노아기 후기에 형성된 수많은 협곡들의 지형적 특징과도 밀접하게 관련되어 있다. 타르시스 화산에서 용암류와 함께 방출된 이산화탄소와 물은 화성의 따뜻하고 습기가 많았던 시기에 중요한 역할을 한 것으로 추정된다. 타르시스 화산의 마그마는 약 1.5 기압의 이산화탄소 대기와, 평평한 화성 표면을 120m 두께로 덮을 수 있는 물(또는 실제 지표의 저층 집합)을 만들 수 있는 규모를 가지고 있다.[52]타르시스의 거대한 질량은 화성 자전축의 이동, 즉 진극이동을 유발했다. 이는 회전하는 물체가 회전축에 의해 천천히 변하는 경향을 보이며 돌출된 물체의 질량이 적도나 양극 근처로 이동하여 안정성을 확보하려는 경향 때문이다. 즉, 타르시스는 현재 위치가 아닌 적도 부근에서 형성되었을 가능성이 있다. 또한 먼 과거에 큰 바다가 있었다면 그 거대한 규모는 그러한 영향에 기여했을 것으로 추정된다.
타르시스는 일반적으로 화산-지질구조 지방으로 불리는데, 이는 광범위한 지각 변형을 일으킨 화산 활동과 관련 지질 구조 과정의 산물이라는 것을 의미한다. 일반적인 견해에 따르면, 타르시스는 하와이 섬 아래에 있는 것과 유사한 열점 위에 있다. 열점은 맨틀을 통과하여 상승하는 하나 이상의 거대한 열기둥( 슈퍼플룸[21])인 뜨겁고 밀도가 낮은 물질로 인해 발생한다. 열점은 하부 지각에 많은 양의 마그마를 생성하는데, 이는 매우 유동적인 현무암질 용암으로 지표면에 분출된다. 화성에는 판구조론이 없기 때문에 용암은 수십억 년 동안 한 지역에 축적되어 거대한 화산 구조물을 만들 수 있다.
지구(그리고 아마도 화성도)에서 대규모 화성암 지대에서 생성된 모든 마그마가 용암으로 지표면에서 분출되는 것은 아니다. 많은 마그마는 지각에 정체되어 서서히 식고 굳어져서 대규모 관입 복합체(플루톤s)를 생성한다. 마그마가 수직 균열을 통해 이동하면 수많은 다이크가 생성되는데, 이는 지표면에서 길고 직선적인 균열(호상구조e)과 분화구 사슬(catenae)로 나타날 수 있다. 마그마는 층상관입암과 락콜리스와 같이 큰 판상의 암체로 지각에 수평으로 관입할 수도 있는데, 이는 상부 지각의 일반적인 돔 형성과 균열을 유발할 수 있다. 따라서 타르시스의 대부분은 지표면의 용암류 외에 이러한 관입 복합체로 구성되어 있을 가능성이 높다.[22]
타르시스의 특징에 대한 주요 질문 중 하나는 팽창부가 주로 하부 맨틀 플룸이 제공하는 부력에 의한 활동적인 지각 융기의 산물인지, 아니면 단순히 하부 지권에 의해 지지되는 거대하고 정적인 화성암체인지 여부이다. 중력 자료와 타르시스 주변의 단층 패턴에 대한 이론적 분석은 후자가 더 가능성이 높다는 것을 시사한다.[23][24] 타르시스의 엄청난 무게로 인해 지각에 엄청난 응력이 발생하여 해당 지역 주변에 넓은 해구[25]가 생성되고 팽창부 중심에서 시작하여 행성의 절반까지 뻗어나가는 방사상 균열이 생겨났다.[26]
타르시스 주변의 고대 계곡망의 흐름 방향과 같은 지질학적 증거는 팽창부가 노아 시대 말,[25] 약 37억 년 전에 대부분 형성되었음을 나타낸다.[27] 팽창부 자체는 고대이지만, 해당 지역의 화산 폭발은 화성의 역사를 통해 계속되었으며, 행성의 대기 생성과 행성 표면의 암석 풍화에 중요한 역할을 했을 가능성이 높다.[28]
어떤 추정에 따르면 타르시스 팽창부에는 약 3억 입방킬로미터의 화성암이 포함되어 있다. 타르시스를 형성한 마그마에 하와이 현무암질 용암에서 관찰된 것과 비슷한 비율의 이산화탄소(CO2)와 수증기가 포함되어 있다고 가정하면, 타르시스 마그마에서 방출된 총 가스량은 1.5bar의 CO2 대기를 생성하고 두께 120m의 전 지구적 수층을 생성할 수 있었을 것이다.[25] 화성 마그마에는 상당량의 황과 염소도 포함되어 있을 가능성이 높다. 이러한 원소는 물과 결합하여 1차 암석과 광물을 분해할 수 있는 산을 생성한다. 화성의 초기 시대(테이키안[29])에 황산 풍화작용으로 황산염과 같은 풍부한 수화된 황산염 광물이 생성된 것에 대해서는 타르시스 및 행성의 다른 화산 중심지에서 나오는 배출물이 원인일 가능성이 높다.
유럽 우주국(ESA)의 두 개의 탐사선이 타르시스에서 수빙을 발견했다. 이전에는 화성에 수빙이 존재할 수 없다고 생각되었다.[30]
타르시스 부풀어오름의 총 질량은 약 1021 kg[31]이며, 이는 왜행성 세레스와 거의 같다. 타르시스는 매우 크고 질량이 크기 때문에 행성의 관성 모멘트에 영향을 미쳤을 가능성이 있으며, 시간이 지남에 따라 행성 지각의 회전축에 대한 방향 변화를 일으켰을 수 있다.[32] 최근 연구에 따르면,[33] 타르시스는 원래 북위 약 50°에서 형성되어 42억 년에서 39억 년 전 사이에 적도 쪽으로 이동했다. 진극이동으로 알려진 이러한 변화는 행성의 광대한 지역에 걸쳐 극적인 기후 변화를 일으켰을 것이다. Nature에 발표된 보다 최근의 연구는 극이동에 동의했지만, 저자들은 타르시스의 분출이 약간 다른 시기에 발생했다고 생각했다.[34]
지난 20년간의 우주 탐사를 통해 다른 행성의 화산이 예상치 못한 다양한 형태를 취할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.[35] 같은 기간 동안 지질학자들은 지구의 화산이 이전에 생각했던 것보다 구조적으로 더 복잡하고 역동적이라는 사실을 발견했다.[36] 최근 연구에서는 태양계 전역의 다양한 모양, 크기 및 구성의 지질학적 특징을 포함하도록 화산의 정의를 개선하려는 시도가 있었다.[37] 이러한 아이디어의 종합으로부터 나온 놀랍고 논란의 여지가 있는 결론 중 하나는 타르시스 지역이 하나의 거대한 화산일 수 있다는 것이다.[38] 이는 2010년에 발표된 미국 지질학회 특별 논문에서 지질학자 안드레아 보르지아와 존 머레이가 제시한 가설이다.[39]
타르시스와 같이 광대한 화성암 지대가 어떻게 화산 자체가 될 수 있는지 이해하는 열쇠는 단순한 원추형 건축물이라는 화산 개념을 환경 또는 "전체론적" 시스템으로 재고찰하는 것이다. 지질학의 기존 견해에 따르면, 화산은 지각의 균열이나 리프트 위에서 분출된 용암과 화산재로부터 수동적으로 형성된다. 리프트는 지각과 그 아래 맨틀에서 작용하는 지역적인 판구조론적 힘에 의해 생성된다. 전통적으로 화산과 그 마그마 관입계는 화산학자와 화성암 암석학자가 연구하는 반면, 판구조적 특징은 구조 지질학자와 지구물리학자가 연구하는 주제였다. 그러나 대형 지상 화산에 대한 최근 연구는 화산 작용과 판구조론적 과정 간의 구분이 매우 모호하며, 두 과정 사이에 상당한 상호 작용이 있음을 나타낸다.
많은 화산은 성장하면서 변형 구조를 생성한다. 화산의 사면은 일반적으로 얕은 중력 붕괴, 단층 및 관련 습곡을 보인다. 대형 화산은 분출된 물질을 사면에 추가하는 것뿐만 아니라, 특히 약하거나 연성 물질 위에 놓여 있는 경우 기저부에서 측면으로 퍼짐으로써 성장한다. 화산의 크기와 무게가 커짐에 따라 화산 아래의 응력 장은 압축 응력에서 인장 응력으로 변한다. 지각이 갈라지는 화산 기저부에 지하 리프트가 발생할 수 있다.[40] 이러한 화산 확장은 화산의 원위부 사면을 따라 역단층의 형태로 추가적인 구조 변형을 일으키고, 건물 전체에 걸쳐 널리 퍼진 지구 침강과 정단층을 생성하며, 측면 붕괴(섹터 붕괴)를 일으킬 수 있다. 수학적 분석에 따르면 화산 확장은 다양한 규모의 화산에서 작용하며, 중앙 해령( 발산 판 경계 )에서 발생하는 더 큰 규모의 리프팅과 이론적으로 유사하다. 따라서 이러한 관점에서 판구조론적 판, 확장 화산 및 리프트 간의 구분은 모호하며, 모두 동일한 지구 역학 시스템의 일부이다.
보르지아와 머레이에 따르면, 시칠리아의 에트나 산은 훨씬 더 큰 타르시스 융기를 위한 좋은 지상 유추이며, 이는 그들에게 타르시스 융기라고 하는 거대한 화산이다. 에트나 산은 북북동 방향으로 정상을 가로지르는 화산 리프트 시스템, 화산 기저부를 둘러싸는 주변 압축대(역단층 전면), 그리고 정상 리프트를 주변 역단층 전면에 연결하는 동북동 방향의 횡장력(사교 정단층) 시스템이라는 세 가지 주요 구조적 특징을 특징으로 하는 복잡한 확장 화산이다.[41] 화산의 정상에는 가파른 정상 원뿔이 있으며, 종종 활동적이다. 전체 건물에는 많은 수의 작은 기생 화산이 산재해 있다.[42]
후자가 약 200배 더 크더라도 에트나 산과 타르시스 융기의 구조적 유사성은 놀랍다. 보르지아와 머레이의 견해에 따르면, 타르시스는 매우 큰 확장 화산과 유사하다. 에트나 산과 마찬가지로 확장은 융기 정상을 통과하는 리프트와 리프트를 기저부 압축대에 연결하는 방사상 열극 단층 시스템을 생성했다. 타르시스의 열극 단층 시스템은 마리너 협곡이 가장 큰 예인 방사상 지구 침강으로 나타난다. 역단층 전면은 타우마시아 고지로 보인다. 지구에서는 판의 리프팅이 해당 섭입대를 생성하지만, 화성의 두꺼운 암석권은 맨틀로 내려갈 수 없다. 대신 압축된 구역이 옆으로 밀려 산맥을 형성하는 납착이라는 과정을 거친다. 유추를 완성하기 위해 거대한 올림푸스 산과 타르시스 산은 훨씬 더 큰 화산 건물의 정상 원뿔이나 기생 화산일 뿐이다.
4. 3. 진극 이동 (True Polar Wander)
타르시스의 거대한 질량은 화성 자전축의 이동, 즉 진극이동을 일으킨다. 이는 회전하는 물체가 회전축에 의해 천천히 변하는 경향을 띠면서 돌출된 물체의 질량이 적도나 양극 근처로 이동하여 더 많은 안정성을 얻기 때문이다. 즉 타르시스는 현재의 위도가 아닌 지금의 적도 부근(지형간 상대 운동이 아닌 행성의 전체 회전)으로 형성되었을 가능성이 있다. 또한 먼 옛날에 큰 바다가 있었다면 그 거대한 규모는 그러한 영향을 주었을 것으로 추정된다.[52]타르시스 부풀어오름의 총 질량은 약 1021 kg이며[31], 이는 왜행성 세레스와 거의 같다. 타르시스는 매우 크고 질량이 크기 때문에 행성의 관성 모멘트에 영향을 미쳤을 가능성이 있으며, 시간이 지남에 따라 행성 지각의 회전축에 대한 방향 변화를 일으켰을 수 있다.[32] 최근 연구에 따르면,[33] 타르시스는 원래 북위 약 50°에서 형성되어 42억 년에서 39억 년 전 사이에 적도 쪽으로 이동했다. 진극이동으로 알려진 이러한 변화는 행성의 광대한 지역에 걸쳐 극적인 기후 변화를 일으켰을 것이다. Nature에 발표된 보다 최근의 연구는 극이동에 동의했지만, 저자들은 타르시스의 분출이 약간 다른 시기에 발생했다고 생각했다.[34]
5. 대중 문화 속 타르시스
드래곤랜스 연대기에서 타르시스 시는 대격변으로 바다가 후퇴하면서 내륙 도시가 된 항구 도시이다. 항구 지역은 도시 서쪽에 위치해 있었다.
킴 스탠리 로빈슨의 화성 3부작에서 카이로, 셰필드, 니코시아 세 개의 주요 도시가 이 지역에 위치하며, 녹티스 라비린투스와 그 주변 지역에 대한 언급도 많이 등장한다.
2002년 일본 만화 및 애니메이션 《별의 목소리》에서 최초의 인류와 타르시안이라고 불리는 외계 종족 간의 조우가 타르시스에서 일어났다.
애니메이션 《카우보이 비밥》에서 적룡 신디케이트의 본부는 타르시스 시에 있다.
타르시스 고원은 호루스 헤러시 소설 시리즈 9권인 《메카니쿰》(Mechanicum)의 주요 배경이다. 이 책에는 그레이엄 맥닐이 쓴 호루스 헤러시 소설 시리즈의 일부로, 그림 작가 에이드리언 우드가 그린 이 지역의 지도가 책 앞부분에 포함되어 있다.[43]
《실랩 2021》(Sealab 2021)의 "도둑"(Der Dieb) 에피소드에서 머피 선장은 화성의 타르시스 지역을 언급한다. "이 순간부터 저는 올림푸스 몬스에서 타르시스까지 화성의 여왕인 아드리엔느 바르보와 결혼했습니다."
비디오 게임 《레드 팩션: 게릴라》는 전체적으로 타르시스 지역을 배경으로 한다. 또한 게임에서 악명 높은 울토르 사의 광산 단지도 타르시스에 있었다는 주장이 제기된다.
로버트 찰스 윌슨의 2005년 소설 《스핀》(Spin)에서 지구로의 귀환 여정은 화성 식민지화 10만 년 후, 화성이 회전에 휩싸이기 전 타르시스에서 시작된다.
게임 《미스 2: 소울블라이터》(Myth II: Soulblighter)에서 타르시스는 마지막 레벨에 중요하게 등장하는 화산의 이름이다.
타르시스는 이 지역을 배경으로 한 스팀의 독립 게임이다. 그러나 실제로 착륙하는 것은 포함되어 있지 않다.
비디오 게임 《데스티니》는 타르시스 정션이라는 위치에서 타르시스를 언급한다.
애니메이션 《알드노아. 제로》의 카타프락트 중 하나는 타르시스라는 이름을 가지고 있다. 원래 조종사는 화성을 기반으로 하는 제국에 봉사하는 조직의 일원이다.
앨리스테어 레이놀즈의 레벨레이션 스페이스 시리즈에서 컨조이너들은 여러 번 "타르시스 벌지 전투"를 언급한다.
나타샤 풀리의 소설 《화성의 집》(The Mars House)(2024년 3월 19일 출판)에서 타르시스는 테라포밍된 화성 식민지의 이름이다.[44]
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