[사이테크+] "화성 맨틀에 수㎞ 크기의 45억년 전 충돌 파편들 섞여 있다"

작성일 08-29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 국제 연구팀 "화성 착륙선 지진 데이터 분석, 맨틀 구성물질 불균질성 발견" 
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 (서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 화성 내부는 교과서 속 그림에 묘사된 것처럼 균일하지 않고 행성 형성 초기에 거대한 소행성 등과 충돌하면서 생겨난 수㎞ 크기의 지각과 맨틀 덩어리들이 곳곳에 뒤섞여 있는 상태라는 연구 결과가 나왔다.
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 <img alt="맨틀에 과거 지각 등의 덩어리가 섞여 있는 화성 내부 단면 상상도 운석이 화성 표면에 충돌해 지진파를 발생시키고, 미항공우주국(NASA) 화성 착륙 지질탐사선 인사이트(InSight)가 이를 관측하는 모습. 지진파는 화성 맨틀을 통과할 때 그곳에 남아 있는 과거의 지각 및 맨틀 덩어리 등 구성 물질의 영향을 받게 된다. [NASA/JPL-Caltech 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/29/yonhap/20250829050220036motx.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="4s5OJv41Yg" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/29/yonhap/20250829050220036motx.jpg" width="658">
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 맨틀에 과거 지각 등의 덩어리가 섞여 있는 화성 내부 단면 상상도 운석이 화성 표면에 충돌해 지진파를 발생시키고, 미항공우주국(NASA) 화성 착륙 지질탐사선 인사이트(InSight)가 이를 관측하는 모습. 지진파는 화성 맨틀을 통과할 때 그곳에 남아 있는 과거의 지각 및 맨틀 덩어리 등 구성 물질의 영향을 받게 된다. [NASA/JPL-Caltech 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL) 콘스탄티노스 카랄람부스 박사가 이끄는 국제 연구팀은 29일 과학 저널 사이언스(Science)에서 화성 착륙 지질탐사선 인사이트(InSight)가 관측한 8차례의 화성 지진을 분석해 이런 결론을 얻었다고 밝혔다.
 연구팀은 지진파를 통해 드러난 화성 내부는 겉으로 보기에 오래 멈춰 있던 세계의 표면 아래에 무엇이 숨겨져 있는지 엿볼 드문 기회를 제공한다며 이 발견은 금성과 수성 같은 다른 암석 행성들이 수십억 년간 어떻게 진화했는지에 대한 이해에도 영향을 줄 수 있다고 말했다.
 사람들은 흔히 화성 같은 암석형 행성 내부가 지각-맨틀-핵이 층을 이루는 지구처럼 대체로 균질한 물질들이 가지런한 층을 이룰 것으로 상상하지만, 화성 지진 측정이 가능해지면서 실제로는 훨씬 덜 정돈된 구조라는 사실이 드러나고 있다.
 연구팀은 이 연구에서 2018년 11월~2022년 12월 화성 지질탐사 임무를 수행한 미항공우주국(NASA)의 화석 착륙 탐사선 인사이트가 화성 표면에 설치한 지진계로 관측한 8건의 지진 데이터를 이용해 화성 내부 구조를 분석했다.
 분석된 8건의 지진에는 지표면에 150ｍ 크기의 충돌구를 만든 두 차례의 지진과 지각보다는 맨틀에서 일어난 것으로 추정되는 지진 등이 포함됐다. 
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 <img alt="초기 화성의 거대 충돌과 이후 진화 과정 상상도 소행성 등과의 거대한 충돌로 화성에는 광대한 마그마 바다가 생성됐다고 굳으면서 충돌로 만들어진 크고 불규칙한 지각과 맨틀 파편들이 그 속에 갇혀 함께 굳으면서 현재의 맨틀이 형성된 것으로 추정된다. [Illustration by @vadimsadovski 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/29/yonhap/20250829050220263nhjb.jpg" data-org-width="851" dmcf-mid="8fSj4w7vXo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/29/yonhap/20250829050220263nhjb.jpg" width="658">
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 초기 화성의 거대 충돌과 이후 진화 과정 상상도 소행성 등과의 거대한 충돌로 화성에는 광대한 마그마 바다가 생성됐다고 굳으면서 충돌로 만들어진 크고 불규칙한 지각과 맨틀 파편들이 그 속에 갇혀 함께 굳으면서 현재의 맨틀이 형성된 것으로 추정된다. [Illustration by @vadimsadovski 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 연구팀은 지진파 전파 특성 등 데이터를 분석한 결과 고주파 P파(압축파)의 도착이 맨틀의 더 깊은 부분을 통과할 때 일관되게 늦게 도착하는 현상을 발견했다.
 지진파 P파의 지연 현상은 일반적으로 화성 맨틀의 구성 물질이 균질할 경우에는 나타나지 않아야 하는 현상이다. 
 연구팀은 P파 지연 현상은 화성 맨틀 내부에 킬로미터(㎞) 규모의 미묘한 조성 차이가 존재한다는 것을 보여준다고 말했다.
 이어 화성에는 지구처럼 판 구조 운동이나 대규모 재활용 과정이 없기 때문에 맨틀 속의 작은 불규칙성은 아주 초기 역사에서 남겨진 흔적일 수밖에 없다며 화성 형성 초기에 일어난 거대한 충돌 같은 사건에서 비롯된 것으로 보인다고 밝혔다.
 소행성 등과의 충돌로 화성 내부가 산산이 부서지고 녹으면서 거대한 마그마 바다가 형성됐고, 지각과 맨틀 조각들, 외부에서 날아온 물질 등이 마그마 바다에 뒤섞여 굳었으며, 내부 지질 활동이 거의 없어 지금까지 지질학적 화석처럼 남아 있다는 것이다. 
 연구팀은 화성이 대체로 형태를 갖춘 직후인 약 45억년 전 다른 행성 크기 천체와 충돌했을 것으로 추정하고 있으며, 규모는 달을 탄생시킨 지구와 미지의 천체 간 충돌과 맞먹을 정도로 컸을 것으로 보고 있다.
 칼랄람부스 박사는 "이 과정 대부분은 화성 형성 첫 1억년 동안 전개된 것으로 보이지만 화성은 외부 지각이 일찍 굳어 그 내부를 지질학적 타임캡슐처럼 보존했다"며 "45억년이 지난 지금도 그 흔적으로 탐지할 수 있다는 것은 화성 내부가 얼마나 느리게 뒤섞여 왔는지를 보여준다"고 말했다.
 ◆ 출처 : Science, Constantinos Charalambous et al., 'Seismic evidence for a highly heterogeneous Martian mantle', www.science.org/doi/10.1126/science.adk4292
 scitech@yna.co.kr
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