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유럽우주국(ESA)의 ExoMars Trace Gas Orbiter(TGO)에 탑재된 CaSSIS 카메라가 화성의 북반구에 있는 ‘아라비아 테라’ 지역의 경사면 줄무늬를 포착한 사진. 미국과 스위스 연구팀은 이 줄무늬가 물의 흔적이 아닌 바람과 충돌에 의해 형성된 것이라는 사실을 밝혀냈다. 미국 항공우주국(NASA) 제공

미국 항공우주국(NASA)은 화성에서 생명체의 흔적을 찾기 위해 1970년대에 화성 탐사선 바이킹 1·2호를 발사했다. 바이킹호는 화성 표면에 착륙해 다양한 자료를 지구로 보내왔다. 주변 지형보다 색깔이 더 어둡고, 경사진 지형을 따라 수백 m에 걸쳐 뻗어 있는 마치 강줄기 같은 흔적이 촬영된 이미지도 전송됐다. 관련해서 여전히 논란이 되고 있지만, 이 줄무늬가 액체의 흐름이며, 화성에 거주할 수 있는 환경이 존재할 강력한 증거로 받아들이기도 했다.

이런 가운데, 미국 브라운대와 스위스 베른대 공동 연구팀이 그동안 화성에 여전히 물이 흐르고 있다는 증거로 알려진 단서가 사실은 착각일 수 있다는 분석 결과를 내놨다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 19일 자에 실렸다.

반복 경사선(RSL)으로 불리는 줄무늬는 행성 과학자들 사이에서 논쟁의 대상이 됐다. 화성의 표면은 건조하고 표면 온도는 영하의 상태이기 때문에 표면에 물이 흐르는 흔적이 생길 수 없으며, 암석 낙하나 사막의 모래바람 같은 돌풍으로 인해 줄무늬가 생길 수 있으며, 화성 궤도에서 찍으면 액체처럼 보일 수 있다는 것이다. 다른 한편에서는 지하의 얼음, 지하 대수층이나 비정상적으로 습한 공기에서 비롯된 소량의 물이 염분과 섞여 얼어붙은 화성 표면에 흐름을 만들어 낼 수 있다고 반박하기도 한다.

이에 연구팀은 다양한 경계면 줄무늬 관측 데이터로 인공지능 기계학습 알고리듬을 훈련했다. 이를 사용해 8만 6000개 이상의 고해상도 위성 이미지를 스캔한 뒤, 50만 개 이상의 줄무늬 특징을 포함한 화성 전역 경사면 줄무늬 지도를 만들었다. 전역 지도를 온도, 풍속, 수분, 암석 붕괴 활동 등 다른 데이터베이스와 목록과 비교했다.

이런 지리 통계학적 분석 결과, 경사면 줄무늬와 RSL이 액체나 서리의 존재를 암시하는 요인들인 특정 경사 방향, 높은 표면 온도 변동, 높은 습도와 관련이 없는 것으로 나타났다. 대신 건조한 날씨를 보여주는 평균 이상의 풍속, 먼지 퇴적물이 있는 장소에서 줄무늬 흔적이 형성될 가능성이 더 높은 것으로 확인됐다.

연구팀에 따르면 줄무늬는 가파른 경사면에서 얇은 먼지층이 갑자기 미끄러지면서 형성될 가능성이 가장 높다. 또, 경사면 줄무늬는 충돌 분화구 근처에서 흔하게 나타나는 데, 이곳에서는 충격파가 표면 먼지를 흔들어 떨어뜨릴 수 있다는 설명이다. 또 RSL은 먼지 회오리바람이나 암석 낙하가 빈번한 장소에서 더 자주 발견된다는 것이다. 이런 사실을 종합해보면 경사면 줄무늬와 RSL이 화성에 물이 존재하고, 거주 가능한 환경이라는 기존 가설에 강력한 의문을 제기한다.

연구를 이끈 발렌틴 비켈 스위스 베른대 박사(행성 지리학)는 “화성 연구의 주요 초점은 표면에 액체 상태의 물이 존재할 가능성”이라며 “이번 연구는 화성 표면은 건조할 뿐, 물이 존재한다는 것을 보여주지 않고 있다”라고 말했다. 비켈 박사는 “이번 연구는 미래 화성 탐사에 중요한 함의를 갖는데, 우주선을 보내 탐사하기 전에 화성과 관련해 알려진 일부 가설을 배제할 수 있도록 해준다는 것”이라고 덧붙였다.

유용하 과학전문기자

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