화성의 물 발견 연대기

Chronology of discoveries of water on Mars

현재까지, 행성간 우주선은 1971년 화성에 도착한 마리너 9호의 임무로부터 거슬러 올라가 화성에 풍부한 물의 증거를 제공해 왔다.이 기사는 그들이 발견한 발견에 대한 임무 분석을 통해 임무를 제공한다.오늘날 화성의 물과 그 행성의 물의 역사에 대한 보다 포괄적인 설명은 화성의 물을 참조하십시오.

매리너 9호

마리너 9 이미지에서는 강바닥, 협곡(Valles Marineris, 길이 약 4,020 킬로미터(2,500 mi) 이상의 협곡 계통 포함), 침식과 퇴적, 날씨 전선, 안개 등의 형태로 물의 직접적인 증거를 최초로 공개했다.[1]메리너 9호 임무에서 나온 연구 결과는 후기 바이킹 프로그램의 기초가 되었다.거대한 Valles Marineris 협곡 시스템은 그 업적을 기리기 위해 Mariner 9의 이름을 따서 명명되었다.

  • 마리너 9호가 본 와레고 발리스.이 이미지는 이런 종류의 채널 네트워크를 형성하기 위해 비/눈이 필요했음을 암시한다.

바이킹 프로그램

일반적으로 많은 양의 물에서 형성되는 많은 지질학적 형태를 발견함으로써, 바이킹 궤도선들은 화성의 물에 대한 우리의 생각에 혁명을 일으켰다.많은 지역에서 거대한 강 계곡이 발견되었다.그들은 홍수가 댐을 뚫고, 깊은 계곡을 조각하고, 침식된 홈을 암반으로 만들고, 수천 킬로미터를 여행했다는 것을 보여주었다.[2]남반구의 넓은 지역에는 갈라진 계곡망이 있어 한때 비가 내렸음을 시사했다.일부 화산의 측면은 하와이 화산에서 발생하는 화산과 비슷하기 때문에 강우에 노출된 것으로 추정된다.[3]많은 크레이터들이 임팩터가 진흙에 빠진 것처럼 보인다.그것들이 형성되었을 때, 흙 속의 얼음이 녹아서 땅이 진흙으로 변한 다음, 진흙이 표면을 가로질러 흘러갔을지도 모른다.[4]일반적으로 충격으로 인한 물질은 상승했다가 하강한다.그것은 화성 분화구에서처럼 장애물을 돌면서 표면을 가로질러 흐르지 않는다.[5][6][7]"차오틱 지형"이라고 불리는 지역은 많은 양의 물이 순식간에 유실되어 큰 수로가 하류로 형성되는 것 같았다.관련된 물의 양은 거의 상상할 수 없었다. 어떤 수로 흐름의 추정치는 미시시피 강의 1만 배에 달한다.[8]지하 화산활동은 얼어붙은 얼음을 녹였을지도 모른다; 그 후 물은 흘러갔고 땅은 혼란스러운 지형을 벗어나기 위해 무너졌다.

바이킹 궤도상에서 가장 잘 나온 아래 이미지들은 많은 작고 고해상도 이미지의 모자이크들이다.자세한 내용을 보려면 이미지를 클릭하십시오.일부 사진에는 장소 이름이 붙어 있다.

  • 바이킹이 본 바흐람 발리스.계곡은 북부 루나에 플라눔과 루나에 팔루스 쿼드랑글에 위치해 있다.그것은 베드라 발리스와 카세이 발리스의 거의 중간쯤에 있다.

  • 바이킹이 본 유선형 섬은 화성에서 대규모 홍수가 발생했다는 것을 보여주었다.이미지는 루나에 팔루스 쿼드랑글에 위치한다.

  • 바이킹 오비터(Viking Obitter)가 보는 바와 같이 마자발레스(Maza Valles)의 홍수로 인해 생긴 눈물방울 모양의 섬.이미지는 옥시아 팔루스 쿼드랑글에 위치한다.이 섬들은 Lod, Bok, Gold Craters의 분출구에 형성되어 있다.

  • 루나에 팔루스 쿼드랑글에 위치한 스쿠어 패턴은 이 모자이크 바로 왼쪽에 있는 마자발레스에서 흘러나오는 물에 의해 만들어졌다.드로모어 분화구 주변의 자세한 흐름은 다음 이미지에 나타나 있다.

  • 이 바이킹 이미지에서 보이는 침식을 수행하기 위해서는 많은 양의 물이 필요했다.이미지는 루나에 팔루스 쿼드랑글에 위치한다.침식으로 드로모어 분화구 주위로 이젝타가 형성되었다.

  • 베드라발레스, 마우미발레스, 마자발레스의 물은 왼쪽의 루나에플랑움에서 오른쪽의 크리세플랑티아로 갔다.이미지는 루나에 팔루스 쿼드랑글에 위치하며 바이킹 오비터가 찍은 것이다.

  • 아란다스 분화구에서 나온 이젝타는 진흙과 같은 역할을 한다.그것은 작은 크레이터(화살로 표시됨)를 따라 이동하는데, 크레이터 위에 그냥 넘어지지 않는다.이와 같은 분화구는 충격 분화구가 생성될 때 많은 양의 얼린 물이 녹았음을 시사한다.이미지는 Mare Acidalium 쿼드랑글에 위치하며 Viking Obitter에 의해 촬영되었다.

  • 알바 몬스의 이 옆구리는 몇 개의 채널/트라우드를 보여준다.어떤 통로는 용암 흐름과 연관되어 있고, 다른 통로는 흐르는 물에 의해 야기될 수 있다.커다란 수조나 움켜쥐는 한 줄의 붕괴 구덩이로 변한다.이미지는 아르카디아 쿼드랑글에 위치하며 바이킹 오비터가 찍은 것이다.

  • 바이킹 오비터(Viking Obitter)에서 볼 수 있는 Thaumasia 쿼드랑글의 분기 채널.이와 같은 채널의 네트워크는 과거에 화성에 비가 내렸다는 유력한 증거다.

  • 바이킹이 궤도에서 바라본 갈라진 수로는 과거 화성에 비가 왔음을 강하게 시사했다.이미지는 마가리티퍼 사인 쿼드랑글에 위치한다.

  • 바이킹 오비터가 본 라비 발리스.라비 발리스는 아마도 대지로부터 오른쪽(차오틱 지형)까지 재앙적인 홍수가 나왔을 때 형성되었을 것이다.마가리티퍼 사인 쿼드랑글에 있는 이미지.

바이킹 착륙선 실험의 결과는 화성의 현재와 과거에 물의 존재를 강하게 시사한다.기체크로마토그래프-질량분석기(GSMS)에서 가열된 모든 검체가 물을 방출했다.그러나 표본의 취급 방식은 물의 양을 정확히 측정하는 것을 금지했다.하지만 1% 정도였습니다.[9]일반적인 화학적 분석은 그 표면이 과거에 물에 노출되었다는 것을 시사했다.토양 내 일부 화학물질에는 바닷물이 증발한 후 남은 것과 같은 황과 염소가 함유되어 있었다.유황은 지하의 벌크 토양보다 토양 위쪽의 지각에 더 집중되어 있었다.그래서 표면으로 운반된 황산염과 함께 상층 지각이 물에 녹은 것으로 결론지었다.이 과정은 지구의 사막에서 흔하다.황은 나트륨, 마그네슘, 칼슘 또는 철의 황산염으로 존재할 수 있다.황화 철분 또한 가능하다.[10]화학적 측정 결과를 사용하여, 광물 모델은 토양이 약 90%의 철분이 풍부한 점토, 약 10%의 황산 마그네슘(키세라이트?)과 약 5%의 탄산염(칼카이트), 약 5%의 철산화물(헤마타이트, 자석, 고에타이트?)의 혼합물이 될 수 있다고 제안한다.이 광물들은 전형적인 마피크 화성암의 풍화 생산물이다.점토, 황산마그네슘, 키세라이트, 석회석, 헤마이트, 고에타이트의 존재는 물이 한때 그 지역에 있었다는 것을 강하게 시사한다.[11]황산염은 화학적으로 결합한 물을 함유하고 있기 때문에 그 존재는 물이 과거에 존재했었음을 시사한다.바이킹 2호는 비슷한 그룹의 광물을 발견했다.바이킹 2호는 훨씬 북쪽에 있었기 때문에 겨울에 찍은 사진에는 서리가 내렸다.

  • 화성에 서리가 내렸다.

  • 2006년 12월 화성 정찰궤도선이 촬영한 바이킹 2호 착륙선 사진.

  • 착륙장에 서리가 내렸다.

Mars Global Surveyer

TES에서 볼 수 있는 Sinus Meridiani의 헤마이트 분포를 보여주는 지도.이 데이터는 Opportunity Rover의 착륙을 목표로 하는 데 사용되었다.혈액은 보통 물이 있는 곳에서 형성된다.기회가 이곳에 상륙하여 물의 확실한 증거를 찾아냈다.

화성 지구 탐사선 열 방출 분광계(TES)는 화성의 광물 성분을 검출할 수 있는 장비다.광물 구성은 고대에 물의 유무에 대한 정보를 준다.테스는 광물 올리바인이 함유된 넓은(3만 평방 킬로미터) 지역(닐리 포세 형성)을 확인했다.이시디스 분지를 만든 고대의 충격으로 올리바인을 노출시키는 결점이 생겼다고 생각된다.올리빈은 많은 마피안 화산암에 존재한다; 물이 있는 곳에서 그것은 고에타이트, 염소산염, 스몰테이트, 마그헤마이트, 헤마이트와 같은 미네랄로 변한다.올리빈의 발견은 화성의 일부가 오랫동안 극도로 건조했다는 강력한 증거다.올리빈은 적도의 북쪽과 남쪽 60도 이내의 다른 많은 작은 외각에서도 발견되었다.[12]올리빈은 일반적으로 화성에서 온 것으로 받아들여지는 SNC(Shergotite, nakhlite, chassigny) 운석들에서 발견되었다.[13]이후 연구들은 올리빈이 풍부한 암석이 화성 표면의 11만 3천 평방 킬로미터 이상을 덮고 있다는 사실을 밝혀냈다.이는 하와이의 큰 섬에 있는 5개의 화산보다 11배나 큰 것이다.[14]

2006년 12월 6일, NASA는 테라 사이렌룸과 센타우리 몬테스라는 두 개의 분화구의 사진을 공개했는데, 이 분화구는 1999년과 2001년 사이에 화성에 액체 상태의 물이 존재한다는 것을 보여주는 것으로 보인다.[15][16]

최근 들어 가능한 수백 마리의 갈매기가 액체로 된 물에서 발견되었다.이 갈매기들은 가파른 경사와 대부분 특정 위도에서 발생한다.[17][18][19][20][21]

아래는 Mars Global Survey에 의해 촬영된 갈매기의 몇 가지 예들이다.

화성의 몇몇 채널은 지속적인 유체 흐름을 암시하는 내부 채널을 표시했다.가장 잘 알려진 것은 나네디 밸리스에 있는 것이다.또 다른 것은 니르갈 발리스에서 발견되었다.[17]

꽤 오랫동안 물이 흘러갔음을 암시하는 나네디 밸리스의 바닥의 이너 채널(이미지 상단 부근)이다.루나에 팔루스 쿼드랑글의 이미지

화성의 많은 곳에는 분화구 벽과 같은 가파른 경사면에 어두운 줄무늬가 보인다.마리너와 바이킹 임무 이후 어두운 비탈길 줄무늬가 연구되어 왔다.[22]줄무늬가 어두워지기 시작하다가 나이가 들면서 가벼워지는 것 같다.종종 그들은 작은 좁은 지점에서 시작하다가, 수백 미터 동안 넓어지고 내리막으로 확장된다.줄무늬는 경사를 따라 항상 공통적인 수준에서 시작되지 않기 때문에 특정 재료 층과 관련이 있는 것으로 보이지 않는다.비록 많은 줄무늬들이 매우 어둡게 보이지만, 그것들은 단지 주변 표면보다 10% 혹은 그보다 덜 어둡다.Mars Global Survey는 화성에서 1년도 안 되어 새로운 줄무늬가 형성되었다는 것을 발견했다.

줄무늬를 설명하기 위해 몇 가지 아이디어가 진전되었다.어떤 것들은 [23]물이나 심지어 유기체의 성장을 포함한다.[24][25]줄무늬에 대한 일반적인 설명은 줄무늬가 어두운 표면을 덮고 있는 밝은 먼지 층의 얇은 층의 눈사태로부터 형성된다는 것이다.화성의 모든 표면에 일정 시간이 지나면 밝은 먼지가 가라앉는다.[17]

아래의 이미지에서 어두운 줄무늬를 볼 수 있는데, 화성 글로벌 서베이어에서 볼 수 있다.

화성의 일부 지역은 역구제를 보여준다.이것은 재료가 개울 바닥에 퇴적된 후 아마도 시멘트로 침식에 내성이 생길 때 발생한다.나중에 그 지역이 묻힐 수도 있다.결국 침식은 피복층을 제거한다.이전의 하천은 침식에 내성이 있기 때문에 가시화된다.Mars Global Survey는 이 과정의 몇 가지 예를 발견했다.[26]화성의 여러 지역에서 역류한 하천이 많이 발견되었는데, 특히 메두새 포새 형성, 미야모토 [27][28]분화구, 주번태 고원 등에서 많이 발견되었다.[29][30]

아래 이미지는 하나의 예를 보여준다.

마스 패스파인더

Pathfinder는 주간 주기에 따라 온도가 다르다는 것을 발견했다.해가 뜨기 직전(약 -78도) 가장 추웠고 화성 정오(약 -8도) 직후 가장 따뜻했다.이러한 극한은 땅 근처에서 발생하여 가장 빨리 따뜻해지고 식었다.이 위치에서는 최고기온이 물의 빙점(0°C)에 도달하지 못해 착륙한 화성 패스파인더가 액체 상태의 물이 존재하기에는 너무 추운 것을 확인했다.그러나 물은 다양한 소금과 섞이면 액체로 존재할 수 있었다.[31]

표면 압력은 0.2 밀리바 범위에 걸쳐 변했지만 일일 최소치 2개와 일일 최대치 2개를 보였다.하루 평균 압력은 약 6.75밀리바에서 6.7밀리바 바로 밑까지 감소했는데, 이는 최대 이산화탄소가 남극에 응축되었을 때에 해당한다.지구의 압력은 일반적으로 1000밀리바에 가깝기 때문에 화성의 압력은 매우 낮다.패스파인더에 의해 측정된 압력은 표면 위에 물이나 얼음이 존재하는 것을 허용하지 않을 것이다.그러나 만약 얼음이 흙의 층으로 절연된다면, 그것은 오래 지속될 수 있다.[32]

다른 관찰은 과거에 물이 존재했던 것과 일치했다.화성 패스파인더 유적지에 있는 암석들 중 일부는 지질학자들이 임브란트라고 부르는 방식으로 서로 기대어 있었다.과거 강한 홍수로 인해 암석이 흘러내려 갈 때까지 떠밀려 다녔다고 여겨진다.개울에 떨어져서 그런지 조약돌 몇 개가 둥글게 생겼다.광물을 함유한 액체에 의해 시멘트로 굳어진 탓인지, 땅의 일부분은 딱딱하다.[33]

구름과 어쩌면 안개에 대한 증거가 있었다.[33]

마스 오디세이

2003년 7월, 캘리포니아에서 열린 회의에서, 화성 오디세이에 탑승한 감마선 분광계(GRS)가 화성의 광대한 지역에서 엄청난 양의 물을 발견했다고 발표되었다.화성은 미시간 호수를 두 번 채울 만큼의 얼음을 표면 바로 아래에 가지고 있다.[34]위도 55도에서 극지방에 이르는 양쪽 반구에서 화성은 표면 바로 아래에 높은 얼음의 밀도를 가지고 있다; 1킬로그램의 흙은 약 500g의 수빙을 포함하고 있다.그러나 적도에 가까우면 토양에는 2~10%의 물밖에 없다.[35][36]과학자들은 이 물의 많은 부분이 점토와 황산염과 같은 미네랄의 화학적 구조에 갇혀 있다고 믿는다.적외선 분광기를 사용한 이전의 연구는 화학적으로 또는 물리적으로 결합한 물의 소량의 증거를 제공했다.[37][38]바이킹 착륙선은 화성 토양에서 화학적으로 결합한 낮은 수치의 물을 감지했다.[9]상층 표면이 겨우 1% 정도의 물만 포함하고 있지만, 얼음이 몇 피트 더 깊숙히 놓여 있을 수도 있다.아라비아 테라, 아마조미스 쿼드랑글, 엘리시움 쿼드랑글 등 일부 지역에는 다량의 물이 함유되어 있다.[35][39]데이터의 분석은 남반구가 층을 이룬 구조를 가질 수 있음을 시사한다.[40]두 극 모두 매장된 얼음을 보였지만, 북극은 계절별 이산화탄소(건조 얼음)로 덮여 있어 가까이 있는 것이 없었다.측정이 모였을 때 북극은 겨울이었기 때문에 이산화탄소는 얼음 위에 얼어붙어 있었다.[34]수면 아래 더 많은 물이 있을 수 있다; 화성 오디세이에 탑승한 기구들은 오직 토양의 최상위 미터 정도만을 연구할 수 있다.만약 토양의 모든 구멍들이 물로 채워진다면, 이것은 0.5에서 1.5 킬로미터 깊이의 전지구적 물의 층에 해당될 것이다.[41]

피닉스호의 착륙선은 화성 오디세이의 초기 발견을 확인했다.[42]그것은 표면에서 몇 인치 아래 얼음을 발견했고 얼음의 깊이는 적어도 8 인치나 된다.얼음이 화성 대기에 노출되면 서서히 승화한다.사실, 얼음의 일부는 이 우주선의 착륙 로켓에 의해 노출되었다.[43]

남쪽 풋 패드를 향한 피닉스 착륙선 아래를 보십시오. 나중에 이론에 의해 예측되고 화성 오디세이에서 탐지된 물 얼음으로 입증된 밝은 표면의 조각 같은 노출을 보여준다.

오디세이에서 돌아온 수천 개의 이미지들은 한때 화성의 표면에 엄청난 양의 물이 흐른다는 생각을 뒷받침한다.몇몇 그림들은 나뭇가지 모양의 계곡의 패턴을 보여준다.다른 것들은 호수 아래에서 형성되었을지도 모르는 층들을 보여준다.델타스 신원이 확인되었다.[44]

수년 동안 연구원들은 빙하가 단열암층 아래에 존재한다고 믿었다.[45][46][47][48][49]선으로 된 퇴적물은 암석으로 덮인 빙하의 한 예다.그것들은 일부 채널의 바닥에서 발견된다.그들의 표면은 장애물 주위를 휘감는 재료들을 다지고 홈을 파냈다.지구의 일부 빙하는 그러한 특징을 보여준다.선상 바닥 침전물은 궤도를 선회하는 레이더에 의해 다량의 얼음을 포함하고 있는 것으로 입증된 로브 파편 앞치마와 관련될 수 있다.[48][49][50]

아래의 사진들은 화성 오디세이에서 테미스 기구로 찍은 것으로 현재 또는 과거에 존재하는 물과 관련된 특징들의 예를 보여준다.[51]

화성 표면의 대부분은 얼음과 먼지의 혼합물로 생각되는 두껍고 부드러운 맨틀로 덮여 있다.[52][53]두께가 몇 야드나 되는 이 얼음이 풍부한 맨틀은 땅을 매끄럽게 하지만 군데군데는 농구공 표면과 비슷하게 울퉁불퉁한 질감을 보여준다.맨틀에 크레이터의 밀도가 낮다는 것은 비교적 젊다는 것을 의미한다.

화성의 궤도와 기울기의 변화는 물의 얼음 분포에 중대한 변화를 일으킨다.특정 기후 기간 동안 수증기는 극지방의 얼음을 떠나 대기로 들어간다.서리나 눈의 퇴적물이 먼지와 아낌없이 섞이면서 낮은 위도의 땅으로 되돌아간다.화성의 대기에는 미세먼지 입자가 많이 함유되어 있다.수증기는 입자에 응결된 후, 수증기는 수막 코팅의 추가 중량으로 인해 땅으로 떨어진다.맨틀링 층의 꼭대기에 있는 얼음이 대기 중으로 돌아오면 먼지 뒤에 남아 있는 얼음을 절연한다.[54]

Dao Vallis, as seen by THEMIS. Click on image to see relationship of Dao Vallis to other nearby features

다오 발리스는 하드리아카 파테라라고 불리는 큰 화산 근처에서 시작되기 때문에 뜨거운 마그마가 얼어붙은 땅에서 엄청난 양의 얼음을 녹였을 때 물을 받은 것으로 생각된다.위의 이미지에서 채널 왼쪽의 부분적인 원형의 압력은 지하수 삭감이 또한 물을 기여했다는 것을 시사한다.[55]

어떤 지역에서는 큰 강 계곡이 "차오" 또는 혼란스러운 지형이라고 불리는 풍경으로 시작된다.갑자기 엄청난 양의 물이 방출되면서 땅이 무너진 것으로 생각된다.테미스에 의해 이미징된 것처럼 혼란스러운 지형의 예는 아래와 같다.

피닉스

피닉스호는 화성 북부 지역에 다량의 수빙이 존재함을 확인했다.[42]이 발견은 이론에 의해 예측되었고,[56] 화성 오디세이 기구에 의해 궤도에서 측정되었다.[36]2008년 6월 19일, NASA는 로봇 팔이 파낸 "도도-골디락스" 참호의 주사위 크기의 밝은 물질 덩어리가 4일 동안 기화되었다고 발표했는데, 이 밝은 덩어리가 노출 후에 승화된 얼음으로 구성되어 있음을 강하게 시사했다.드라이아이스 또한 현재의 조건에서 승화하지만, 그것은 관측된 것보다 훨씬 빠른 속도로 승화시킬 것이다.[57][58][59]

2008년 7월 31일, NASA는 피닉스가 화성에 얼음의 존재를 확인했다고 발표했다.새로운 샘플의 초기 가열 사이클 동안 열 및 가스 분석기(TEGA)의 질량 분광기는 샘플 온도가 0°C에 도달했을 때 수증기를 감지했다.[60]액체 상태의 물은 짧은 기간 동안 가장 낮은 고도를 제외하고는 현재의 저기압으로는 화성 표면에 존재할 수 없다.[61][62]

미션 종료 후 사이언스지에 발표된 결과는 샘플에서 염화물, 중탄산염, 마그네슘, 나트륨 칼륨, 칼슘, 황산염 등이 검출되었다고 보고했다.강한 산화제인 과염소산염(ClO4)이 토양에 있는 것으로 확인됐다.물과 혼합될 때 이 화학물질은 얼음을 녹이기 위해 도로에 소금을 뿌리는 방법과 비슷한 방식으로 얼음을 녹이는 지점을 크게 낮출 수 있다.과염소산염은 오늘날 화성에 소량의 액체 물이 형성되도록 허용할지도 모른다.화성의 특정 지역에서 흔히 볼 수 있는 갈매기는 과염소산염 얼음이 녹아 물이 급경사면 토양을 침식시키는 형태로 형성됐을 가능성이 있다.[63]

또한, 2008년과 2009년 초, NASA 내에서 물방울 또는 '서리의 덩어리'로 다양하게 묘사되어 온, 이 차량의 착륙 스트럿 사진에 나타난 '블롭'의 존재에 대한 논쟁이 일어났다.[64]피닉스 과학 프로젝트 내에서의 합의 부족 때문에, 이 문제는 NASA의 어떤 기자회견에서도 제기되지 않았다.[64]한 과학자의 견해는 착륙선의 추진기가 화성 표면 바로 밑에서 브라인 주머니를 차량이 착륙하는 동안 착지 스트럿으로 튀겼다는 것이었다.그 소금들은 공기 중에서 수증기를 흡수했을 것이고, 이것은 화성의 온도가 떨어지면서 서서히 증발하기 전에 화성의 처음 44일 동안 크기가 어떻게 커 보이는지를 설명했을 것이다.[64][65]어떤 이미지들은 심지어 몇몇 물방울들이 어두워졌다가 움직였다가 합쳐졌다는 것을 암시한다; 이것은 물방울들이 액체였다는 강력한 물리적인 증거다.[66][67][68][69]

  • 확대된 "도도-골디락스" 참호에 들어 있는 주사위 크기의 밝은 물질 덩어리가 4일 동안 사라졌는데, 이는 노출 후 승화된 얼음으로 구성되어 있음을 암시한다.[57]

  • 얼음 승화를 보여주는 사진의 컬러 버전이며, 이미지 오른쪽 상단에 있는 삽입물에 있는 참호의 왼쪽 하단 모서리가 확대되었다.

카메라가 볼 수 있는 한 땅은 평평하지만 지름이 2~3m 정도 되는 다각형으로 형성돼 있으며 깊이가 20cm~50cm인 수조에 둘러싸여 있다.이러한 모양은 토양의 얼음이 큰 온도 변화로 팽창하고 수축하기 때문이다.

현미경은 폴리곤 위에 있는 흙이 평평한 입자(아마도 점토의 일종)와 둥근 입자로 이루어져 있다는 것을 보여주었다.점토는 물을 구할 수 있을 때 다른 미네랄로부터 형성되는 광물이다.그래서 점토를 찾는 것은 과거의 물의 존재를 증명한다.[70]얼음은 폴리곤 가운데 표면 아래 몇 인치 아래에 존재하며, 가장자리를 따라 얼음의 깊이는 최소 8 인치이다.얼음이 화성 대기에 노출되면 서서히 승화한다.[71]

눈은 권운에서 내리는 것이 관찰되었다.구름은 -65 °C 정도의 대기 수준에서 형성되므로, 이산화탄소 얼음을 형성하기 위한 온도가 -120 °C보다 훨씬 낮기 때문에 구름은 이산화탄소 얼음(건식 얼음)이 아닌 물 얼음으로 구성되어야 할 것이다.미션 관찰 결과, 이 장소에서는 올해 후반에 얼음(눈)이 쌓였을 것으로 추측된다.[72]임무 수행 중 측정한 최고 온도는 -19.6°C인 반면, 가장 추운 온도는 -97.7°C이다.그래서 이 지역의 온도는 물의 빙점(0°)을 훨씬 밑돌았다.그 임무는 화성 여름의 더위 속에서 일어났다는 것을 명심하라.[73]

이 우주선에서 전송된 데이터의 해석은 사이언스지에 실렸다.동료가 검토한 데이터에 따르면, 그 사이트는 최근 더 습하고 따뜻한 기후를 가지고 있었다.화성 토양에서 탄산칼슘을 발견하면 과학자들은 이 지역이 지질학적 과거에 젖어있거나 축축했다고 믿게 된다.계절적 또는 더 긴 주기의 주간 주기 동안 물은 얇은 막으로 존재할 수 있다.화성의 기울기나 경사도는 지구보다 훨씬 더 많이 변화한다. 따라서 습도가 높을 가능성이 높다.[74]이 데이터는 또한 과염소산염의 존재를 확인한다.과염소산염은 토양 샘플의 10분의 몇 퍼센트를 차지한다.과염소산염은 지구상의 몇몇 박테리아에 의해 음식으로 사용된다.[75]또 다른 논문은 이전에 감지된 눈이 얼음의 축적을 초래할 수 있다고 주장한다.

화성 탐사 로봇

화성 탐사 로봇 스피릿 앤 오퍼튜니티는 화성의 과거 물에 대한 많은 증거를 발견했다.불과 3개월만 버티도록 설계된 이 두 가지 모두 6년 이상 지난 후에도 여전히 가동되고 있었다.스피릿은 2006년 모래 구덩이에 갇혔고, 2011년 NASA가 탐사선과 공식적으로 절단했다.오퍼튜니티는 2018년 6월 10일 NASA와 연락이 끊겼고 2019년 2월 13일 NASA의 임무가 완료로 선언됐다.

스피릿 탐사선은 거대한 호수 바닥으로 생각되는 곳에 착륙했다.그러나 호수 바닥은 용암 흐름으로 덮여 있었기 때문에, 과거 물의 증거는 처음에는 발견하기 어려웠다.임무가 진척되고 탐사선이 수면 위를 따라 계속 이동함에 따라 과거 물의 실마리가 점점 더 많이 발견되었다.

2004년 3월 5일, 나사는 스피릿이 "Humphrey"라고 불리는 바위에서 화성의 물 역사의 힌트를 발견했다고 발표했다.레이먼드 아르비드슨 맥도넬대 교수 겸 워싱턴대 지구행성과학 석좌. 루이스는 NASA 기자 회견에서 "만약 우리가 지구에서 이 바위를 발견했다면, 우리는 이 바위를 통해 약간의 유체가 움직이는 화산 바위라고 말할 것이다."라고 보고했다.트윈로버 오퍼튜니티가 발견한 암석과는 대조적으로, 이것은 마그마로부터 형성되었다가 결정화된 광물처럼 보이는 작은 틈새에 밝은 물질을 획득했다.만약 이 해석이 사실이라면, 광물은 물에 용해되었을 가능성이 가장 높으며, 이것은 바위 내부에서 운반되거나 나중에 형성된 단계에서 그것과 상호작용했다.[76]

솔 390(2005년 2월 중순)까지 스피릿이 '래리의 망루'를 향해 전진하고 있을 때 역주행으로 언덕을 올라가면서 붉은 행성에서 발견된 소금이 가장 많이 함유된 토양 목표물인 '파소 로블레스'를 비롯한 일부 표적을 조사하였다.흙에도 많은 양의 인이 들어 있었지만, 정령 '위스톤'이 표본으로 삼은 또 다른 암석만큼 높지는 않았다.스퀴레스는 이번 발견에 대해 "우리는 여전히 이것이 무엇을 의미하는지 알아내려고 노력하고 있지만, 분명히 이 정도의 소금을 주변에 두었을 때, 물이 여기에 도움을 주었다"고 말했다.

2007년 12월 스피릿이 데드휠을 끌고 여행하면서 바퀴는 화성 토양 위층에서 긁어내 미생물 생명에 완벽했을 과거 환경의 증거를 보여준다고 과학자들은 말한다.온천에서 나오는 물이나 증기가 화산암과 접촉한 지구의 지역과 비슷하다.스티브 스퀴어스 탐사선 수석 과학자는 지구상에는 박테리아가 많이 서식하고 있다고 말했다.그는 미국 지구물리학연합(AGU) 회의에서 "우리는 이 문제에 대해 매우 흥분하고 있다"고 말했다.이 지역은 유리창의 주성분인 실리카가 매우 풍부하다.연구원들은 이제 이 밝은 물질은 두 가지 방법 중 하나로 만들어졌을 것이라는 결론을 내렸다.하나는: 한 장소에서 물이 실리카를 용해한 후 다른 곳으로 옮길 때 생성되는 온천 퇴적물(즉, 간헐천)이다.둘째: 바위 틈으로 솟아오르는 산성 증기로 인해 광물 성분이 벗겨져 실리카가 남는다.스퀴어스는 BBC 뉴스에 "중요한 것은 그것이 하나의 가설이든 다른 가설이든 화성의 이전 거주성에 대한 함의는 거의 같다는 것"이라고 설명했다.뜨거운 물은 미생물이 번성할 수 있는 환경을 제공하고 그 실리카의 침전물은 미생물을 응집시켜 보존한다.스퀴레스는 또 "온천에 가서 훈증기로 갈 수도 있고 지구 어느 곳이나 생명체 미생물 생명체가 넘쳐난다"고 덧붙였다.[77][78]

오퍼튜니티 로버는 궤도에서 다량의 혈흔을 전시한 장소로 향했다.혈액은 종종 물에서 형성된다.오퍼튜니티가 착륙했을 때 층층이 쌓인 바위와 대리석 같은 헤마이트 콘크리이트("블루베리")가 쉽게 눈에 띄었다.오퍼튜니티는 수년간 계속된 운영으로 화성의 넓은 지역이 액체 상태의 물에 젖어 있다는 많은 증거를 되돌려 보냈다.

2006년 3월에 있었던 기자회견에서, 미션 과학자들은 암반에 대한 결론과 암반이 형성되는 동안 액체 상태의 물이 존재한다는 증거를 논의했다.그들은 표면에서 볼 수 있는 바위의 작고 길쭉한 공극과 그 속으로 갈린 후에 설명하기 위해 다음과 같은 추론을 제시했다(아래 마지막 두 개의 이미지 참조).[79]이 공극들은 지질학자들에게 "벌레"라고 알려진 특징들과 일치한다.이것들은 암석 행렬 안에서 결정체가 형성될 때 형성되고 나중에 공극이 남으면서 에로시 공정을 통해 제거된다.이 그림의 특징 중 일부는 "디스크와 같은" 것으로, 특히 황산염 광물을 비롯한 특정 유형의 결정과 일치한다.또한, 미션 멤버들은 뫼스바우어 분광계의 첫 번째 데이터를 암반 부위에서 제시했다.엘 카피탄 바위로부터 얻은 철 스펙트럼은 광물 자로사이트에 대한 강력한 증거를 보여준다.이 광물은 수산화 이온을 함유하고 있는데, 이것은 광물이 형성되었을 때 물의 존재를 나타낸다.같은 바위의 미니 TES 데이터는 상당한 양의 황산염으로 구성되어 있음을 보여주었다.황산염은 또한 물을 함유하고 있다.

  • 암석 아웃크로프 클로즈업.

  • 모두 평행하지 않은 얇은 바위 층

  • RAT에 의해 생성된 구멍의 단면

  • 바위 안의 공극 또는 "벌레"

화성 정찰 궤도선

히리즈가 본 버날 크레이터의 스프링.위치는 옥시아 팔루스 쿼드랑글.

화성 정찰궤도선의 하이라이즈 기구는 화성이 풍부한 물 관련 과정을 거쳤음을 강하게 시사하는 많은 이미지를 촬영했다.주요한 발견은 온천에 대한 증거를 찾는 것이었다.이것들은 생명을 포함시켰을 수도 있고, 이제 잘 보존된 생명의 화석을 포함할 수도 있다.

이카루스 2010년 1월호에 실린 연구에서는 Valles Marineris 주변 지역의 지속적인 강수량에 대한 강력한 증거를 설명했다.[29][30]그곳의 광물의 종류는 물과 관련이 있다.또한, 작은 가지 채널의 높은 밀도는 지구의 하천 채널과 비슷하기 때문에 강수량이 많다는 것을 나타낸다.

  • HiRISE에서 본 바와 같이, Ius Chasma의 테두리 부근의 채널.이들 채널의 패턴과 고밀도는 물의 원천으로서 강수량을 뒷받침한다.위치는 코프레이트 쿼드랑글.

  • HiRISE에서 본 캔도르 고원의 채널.위치는 코프레이트 쿼드랑글.지속적인 강수에 대한 강력한 증거가 되는 작은 분기 채널들을 보려면 이미지를 클릭하십시오.

화성의 몇몇 장소들은 거꾸로 된 안도감을 보여준다.이 장소들에서는, 개울 침대가 우울증 대신 상승된 특징으로 나타난다.반전된 이전의 하천 수로는 큰 암석의 침적이나 느슨한 재료의 시멘트로 인해 발생할 수 있다.어느 경우든 침식으로 인해 주변 토지가 침식되고 결과적으로 오래된 수로가 높은 능선으로 남게 되는데, 이는 능선이 침식에 더 강한 내성을 갖게 되기 때문이다.HiRISE로 촬영한 아래 이미지는 반전된 오래된 채널인 구불구불한 굴곡을 보여준다.[80]

2010년 1월에 발행된 기사에서, 많은 과학자 집단이 미야모토 분화구에서 생명체를 찾는 아이디어를 승인한 것은, 과거 물의 존재를 나타내는 역류 수로 및 광물 때문이다.[28][30]

과학자들은 화성 지구 탐사선, 화성 오디세이, 화성 정찰 궤도 탐사선 등의 자료를 이용해 염화 광물이 광범위하게 매장된 것을 발견했다.보통 염화물은 용액에서 나오는 마지막 미네랄이다.아래 그림은 파에톤티스 사분면에 있는 몇몇 퇴적물을 보여준다.증거는 그 퇴적물이 미네랄이 풍부한 물의 증발에서 형성되었다는 것을 암시한다.화성 표면의 넓은 지역에 호수가 흩어져 있었을지도 모른다.탄산염, 황산염, 실리카는 그들 앞에서 침전되어야 한다.황산염과 실리카가 화성 탐사선에 의해 발견되었다.염화 미네랄이 함유된 장소들은 한때 다양한 생명체를 가지고 있었을지도 모른다.게다가, 그러한 지역은 고대 생물의 흔적을 보존해야 한다.[81]

Paethontis 쿼드랑글에 염화물이 축적된 물의 증거.HiRISE의 사진.

화성의 바위는 여러 곳에서 층층이라고 불리는 층층으로서 자주 발생하는 것으로 밝혀졌다.콜럼버스 크레이터는 층을 포함하는 많은 분화구 중 하나이다.암석은 다양한 방법으로 층을 형성할 수 있다.화산, 바람 또는 물은 층을 생성할 수 있다.[82]화성의 많은 곳에는 층층이 배열된 바위가 보인다.과학자들은 화성에서 층이 큰 물체 아래에서 형성되었을 수 있기 때문에 층을 발견하는 것에 만족하고 있다.때때로 층들은 다른 색을 보여준다.화성의 가벼운 톤의 암석들은 황산염과 같은 수분이 함유된 미네랄과 연관되어 있다.Mars Rover Opportunity는 여러 기기로 그러한 레이어를 면밀히 검사했다.어떤 층은 아마도 미세먼지로 분해되는 것 같아 미세 입자로 이루어져 있을 것이다.이와는 대조적으로, 다른 층들은 큰 바위로 갈라지기 때문에 아마도 훨씬 더 단단할 것이다.화산암인 현무암은 바위로 이루어진 층을 형성하는 것으로 생각된다.현무암은 화성 전역에서 확인되었다.궤도를 선회하는 우주선의 기구들이 일부 층에서 점토(필로실레이테라고도 한다)를 검출했다.[83][84]과학자들은 황산염과 클라이와 같은 수분이 함유된 미네랄을 화성에서 발견하는데 흥분하고 있다. 왜냐하면 그것들은 보통 물이 있는 곳에서 형성되기 때문이다.[85]클레이 및/또는 기타 수분이 함유된 미네랄이 함유된 장소는 생명의 증거를 찾기에 좋은 장소가 될 것이다.[86]

아래는 HiRISE와 함께 연구된 많은 레이어의 몇 가지 예들이다.

화성 표면의 대부분은 얼음과 먼지의 혼합물로 생각되는 두껍고 부드러운 맨틀로 덮여 있다.[87]몇 야드 두께의 이 얼음이 풍부한 맨틀은 땅을 매끄럽게 한다.그러나 군데군데 그것은 농구공 표면과 비슷한 울퉁불퉁한 질감을 보여준다.이 맨틀에는 크레이터가 거의 없기 때문에, 맨틀은 비교적 젊다.아래의 이미지들은 모두 HiRISE와 함께 찍은 것으로, 이 매끄러운 맨틀의 다양한 모습을 보여준다.

화성의 궤도와 기울기의 변화는 극지방에서 텍사스와 동등한 위도로 물 얼음의 분포에 상당한 변화를 일으킨다.특정 기후 기간 동안 수증기는 극지방의 얼음을 떠나 대기로 들어간다.서리나 눈의 퇴적물이 먼지와 아낌없이 섞이면서 낮은 위도의 땅으로 되돌아간다.화성의 대기에는 미세먼지 입자가 많이 함유되어 있다.[88]수증기는 입자에 응결된 후, 수증기는 수막 코팅의 추가 중량으로 인해 땅으로 떨어진다.맨틀링 층의 꼭대기에 있는 얼음이 대기 중으로 되돌아갈 때, 그것은 먼지 뒤에 남아 있는 얼음을 절연한다.[54]

하이라이즈는 최근 액체 상태의 물의 흐름에 의해 발생한 것으로 추정되는 갈매기의 많은 관찰을 수행해 왔다.많은 갈매기들이 어떤 변화가 일어나는지 보기 위해 계속해서 이미지화된다.갈매기에 대한 일부 반복적인 관찰은 일부 과학자들이 불과 몇 년 동안 액체 상태의 물에 의해 발생했다고 주장하는 변화를 보여주었다.[89]다른 이들은 그 흐름이 단지 건조한 흐름이었다고 말한다.[90]이것들은 화성 글로벌 조사관에 의해 처음 발견되었다.

지표면 갈매기와 통로 생성을 위한 대체 이론으로는 바람의 침식,[91] 액체 이산화탄소,[92] 액체 메탄 등이 있다.[93]

아래는 HiRISE와 함께 연구되어 온 수백 마리의 갈매기들 중 몇 가지 이다.

바이킹 궤도선 시대의 관심사는 절벽을 둘러싼 물질 더미들이다.이러한 암석 찌꺼기 퇴적물을 로브 파편 앞치마(LDA)라고 부른다.이러한 특징들은 볼록한 지형과 절벽이나 비탈길로부터 완만한 경사를 가지고 있는데, 이는 가파른 근원의 절벽에서 멀리 흘러 나오는 것을 암시한다.게다가, 로브 파편 앞치마는 지구의 암석 빙하처럼 표면의 선형을 보여줄 수 있다.[5]최근[when?] 화성 정찰위성에 대한 얕은 레이더와의 연구는 헬라스 플라니티아와 북반구 중위도의 LDA가 얇은 암석으로 덮여 있는 빙하라는 강력한 증거를 제공했다.화성 정찰궤도선의 레이더는 LDA의 상단과 기지에서 강한 반사를 내렸는데, 이는 순수한 물 얼음이 형성(두 반사 사이)의 대부분을 차지한다는 것을 의미한다.[49][50]피닉스호의 착륙선 실험과 궤도에서의 화성 오디세이의 연구를 토대로 볼 때, 이제 극북부와 남부의 화성 표면 바로 아래(높은 위도)에 얼어붙은 물이 존재하는 것으로 알려져 있다.LDA에서 얼음의 발견은 심지어 더 낮은 위도에서 물이 발견된다는 것을 보여준다.미래의 화성의 식민지 개척자들은 훨씬 더 높은 위도로 여행하는 대신에 이 얼음 퇴적물을 이용할 수 있을 것이다.화성 물의 다른 공급원에 비해 LDA의 또 다른 주요한 장점은 그들이 궤도에서 쉽게 감지하고 지도를 만들 수 있다는 것이다.북위 38.2도의 슬래크라 몬테스에서 아래 로브 파편 앞치마가 보인다.피닉스호는 북위 약 68도에 착륙했고, 그래서 LDA에서 물 얼음이 발견되면서 화성에서 쉽게 구할 수 있는 범위가 크게 넓어졌다.[94]화성 적도 부근에 우주선을 착륙시키는 것은 훨씬 쉬우므로 적도에 물이 가까이 있을수록 미래의 식민지 개척자들에게 더 좋을 것이다.

다음은 HiRISE와 함께 연구된 로브레이트 이물질 에이프런의 예들이다.

  • Cebrenia 쿼드랑글의 Saclera Montes에 있는 파편 앞치마를 넣으세요.파편 앞치마는 아마도 대부분 암석 파편들이 얇은 덮개가 있는 얼음일 것이기 때문에 미래의 화성 개척자들에게는 물의 원천이 될 수 있을 것이다.축척봉의 길이는 500m이다.

  • 로브 파편 앞치마 표면 클로즈업.지구의 암빙하에서 흔히 볼 수 있는 선들을 주목하라.헬라스 쿼드랑글에 있는 이미지.

  • 경사면을 따라 로브레이트 파편 앞치마 보기Arcadia 쿼드랑글에 있는 이미지.

  • 로브 파편 앞치마가 시작되는 곳에 두십시오.움직임을 나타내는 줄무늬를 기록하십시오.Ismenius Lacus 쿼드랑글에 있는 이미지.

2009년 9월 사이언스지에 보고된 연구는 화성의 몇몇 새로운 분화구가 노출되고, 순수한 물의 얼음을 보여준다는 것을 보여주었다.[95]시간이 지나면 얼음이 사라지고 대기 중으로 증발한다.얼음의 깊이는 겨우 몇 피트밖에 되지 않는다.이 얼음은 화성 정찰궤도계(MRO)에 탑재된 소형 이미징 분광계(CRISM)로 확인됐다.이 얼음은 다섯 곳에서 발견되었다.그 중 세 곳은 세브레니아 쿼드랑글에 있다.이러한 위치는 55.57°N, 150.62°E, 43.28°N, 176.9°E, 45°N, 164.5°E이다. 다른 두 위치는 디아크리아 쿼드랑글: 46.7°N, 176.8°E, 46.33°N, 176.9°E이다.[96][97][98]이 발견은 미래의 화성의 식민지 개척자들이 다양한 장소에서 물을 얻을 수 있다는 것을 증명한다.얼음을 파서 녹인 다음 분해하여 로켓 연료에 신선한 산소와 수소를 공급할 수 있다.수소는 우주왕복선 주엔진이 사용하는 강력한 연료다.

호기심

2012년, NASA의 탐사선 큐리오시티는 바위를 통해 흐르곤 했던 고대 하천 바닥의 확실한 증거를 발견했다.[99]탐사선은 모래와 자갈로 이루어진 바위인 대기업을 발견했다.이 바위들의 사진을 연구한 후, 과학자들은 재벌들을 구성하는 조약돌의 모양과 크기는 아마도 수십억년 전에 그들이 물에 침식되었다는 것을 의미한다고 결론지었다.인공위성은 흐르는 물을 나타낼 수 있는 기존 채널의 증거를 포착하곤 했지만 이를 증명하지는 못했다.이것이 이러한 위성사진을 뒷받침하는 최초의 확실한 주요 증거였다.

온보드 큐리오시티는 REMS(Rover Environmental Monitoring Station)라고 불리는 기상 관측소다.REMS의 데이터를 통해, 과학자들은 2015년에 화성에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 조건이 있다는 것을 증명할 수 있을 것이다.결론에 따르면 화성의 지표면에 있는 염분은 환경으로부터 수증기를 흡수할 수 있다.이번 연구는 하비에르 마르틴 토레스 루레 공대 대기과학과 교수와 함께 네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)에 발표됐다.

참고 항목

참조

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