가장 강한 화성 지진의 원인은 무엇이었나?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2023-10-19 13:19:54
3'30" 읽기
- 2022년 5월 4일, 규모 4.7의 지진이 화성을 뒤흔들었다.
- 규모 4.7의 지진은 화산에 의한 것도 아니고 충격에 의한 것도 아니다.
- S1222a라고 명명된 화성 진원지는 화성 인사이트(Mars inSight)에서 약 2,200km 떨어진 곳
- 화성 탐사선 인사이트(InSight)는 2022년 12월 이후 가동되지 않아
- 이 사건은 지하의 긴장이 해소되면서 발생했을 수 있어
지구는 태양계에서 여전히 활발한 판 구조를 갖고 있는 유일한 행성이다. 그런데도 달이나 화성 등 다른 천체에서도 진동이 일어나고 있다. NASA의 Mars InSight 착륙선은 4년간의 임무 동안 붉은 행성에서 1,300회의 지진을 기록했다. 이들 중 일부는 운석 충돌로 인해 발생했고, 다른 일부는 지하 깊은 곳의 화산 활동으로 인해 발생했다.
화성 기록 지진에 관한 미스터리
그러나 가장 강력한 화성 지진은 지금까지 미스터리로 남아 있다. 2022년 5월 4일에 발생한 지진은 규모 4.7의 지진 진동으로 다른 천체에서 측정된 지진 중 가장 강력했다. S1222a라고 명명된 이번 화성 지진의 진원지는 화성 인사이트(Mars inSight)에서 약 2,200km 떨어진 곳으로, 지구 반대편의 적도에 가깝다. 이전에는 이 사건과 최소한 규모가 비슷한 화성 지진이 두 번만 있었다. 둘 다 주요 운석 충돌로 인해 발생했다.
그런데 이것이 S1222a의 원인이기도 했던 걸까? 옥스퍼드 대학의 벤저민 페르난도(Benjamin Fernando)가 이끄는 국제팀이 현재 이를 조사했다. 그들은 지진 데이터를 분석했을 때 붉은 행성의 기록적인 지진이 두 번의 충격 지진과 어느 정도 유사하다는 것을 발견했다. 행성을 통과하는 진동의 후진동은 세 번의 화성 지진 모두에서 몇 시간 동안 지속됐으며 지진파의 에너지는 넓은 주파수 스펙트럼을 포괄했다.
충돌 분화구 검색
그러나 몇 가지 주요 차이점도 있었다. S1222a 사건은 지하의 주요 파동(수평으로 진동하는 러브파와 수직 레일리파) 외에 두 가지 유형의 표면파가 발생한 유일한 화성 지진이었다. P파에 비해 S파의 에너지 함량도 상당히 높았다. "S1222a 사건의 특별한 성격과 확인된 두 충격 지진과의 유사성을 고려할 때 먼저 이번 화성 지진에 대한 영향도 고려하는 것이 합리적이었다"고 팀은 설명했다.
따라서 페르난도와 그의 팀은 충돌 흔적에 대한 대규모 검색을 시작했으며, 현재 화성 궤도에서 우주 탐사선을 운영하고 있는 5개 우주 조직이 처음으로 모두 참여했다. 공동의 노력으로 연구 그룹은 2022년 5월 4일 충돌구 또는 기타 충돌 증거를 찾기 위해 총 8개 우주 탐사선의 이미지를 조사했다. “S1222a가 충돌 사건이었다면 분화구는 커야 하고 직경이 300m가 넘어야 한다”고 팀은 말했다.
영향 없음, 화산 활동 없음
그러나 검색은 헛된 것이었다. “우리는 가시 파장에서 새롭거나 특이한 특징이나 근적외선에서 열 이상을 식별하지 못했다”고 Fernando와 그의 동료들은 보고했다. 지진 진원지 근처 지역은 상대적으로 평평하고 쉽게 눈에 띄지만, 새로운 분화구, 분출물, 던져진 화성 먼지 또는 기타 충격의 흔적을 찾을 수 없었다.
연구원들은 “이러한 결과를 통해 S1222a 사건이 운석 충돌로 인해 발생하지 않았다는 높은 수준의 확실성을 가지고 결론을 내릴 수 있게 되었다”고 말했다. 반면에 위치와 데이터는 화산 기원에 반대되기도 하다. “진원 지역의 구조적 상황은 케르베로스 포사 지역의 구조적 상황과 크게 다르다”고 그들은 설명했다. 이곳에는 젊은 화산 퇴적물과 부드럽고 뜨거운 암석이 있다는 지진적 증거를 통해 지하에 화산 활동의 잔재가 아직 남아 있음을 시사한다.
화성 지각에 숨겨진 구조론이 있나요?
그러면 기록된 가장 강한 지진의 원인은 무엇이었을까? 페르난도(Fernando)와 그의 동료들에 따르면, 그것은 구조적 기원일 수 있다. 진원지 지역의 지진학적 특징과 주름은 화성 지각의 단층을 따라 이동이 있었음을 나타낸다. 페르난도는 “우리는 여전히 화성에 더 이상 활발한 판구조가 없다고 가정하고 있다. 그럼에도 불구하고 이 사건은 지하의 긴장이 해소되면서 발생했을 수도 있다.
페르난도는 “이러한 긴장은 수십억 년에 걸친 진화의 결과이며, 특히 지구의 여러 부분에서 냉각 및 수축 속도가 다르기 때문이다”고 설명한다. "화성의 일부 지역이 다른 지역보다 더 높은 스트레스를 경험하는 이유를 아직 이해하지 못하지만, 이와 같은 사건은 이러한 질문을 더 깊이 탐구하는 데 도움이 될 수 있다.“
불행하게도 화성 탐사선 인사이트(InSight)는 2022년 12월 이후 가동되지 않았고, 태양 전지판의 먼지와 화성의 겨울로 인해 임무가 끝났다. 이는 이제 더 이상의 화성 지진을 기록할 수 있는 지진계가 없음을 의미한다. ESA의 Mars Express 탐사선에 탑재된 고해상도 HRSC 카메라 코디네이터이자 독일 항공우주 센터의 Daniela Tirsch는 "이러한 결과는 화성에 다양한 장비 세트를 보유하는 것이 얼마나 중요한지 보여준다"고 말했다.
(Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2023GL103619)
출처: University of Oxford
- 2022년 5월 4일, 규모 4.7의 지진이 화성을 뒤흔들었다.
- 규모 4.7의 지진은 화산에 의한 것도 아니고 충격에 의한 것도 아니다.
- S1222a라고 명명된 화성 진원지는 화성 인사이트(Mars inSight)에서 약 2,200km 떨어진 곳
- 화성 탐사선 인사이트(InSight)는 2022년 12월 이후 가동되지 않아
- 이 사건은 지하의 긴장이 해소되면서 발생했을 수 있어
가장 강한 화성 지진의 원인은 무엇이었나?
규모 4.7의 지진은 화산에 의한 것도 아니고 충격에 의한 것도 아니다.
신비한 충격:
2022년 5월 4일, 규모 4.7의 지진이 화성을 뒤흔들었다. 이는 다른 행성에서 기록된 것 중 가장 강력한 지진이었다. 원인은 무엇이었나? 답을 찾기 위해 국제 팀은 처음으로 화성 주변에 있는 8개 우주 탐사선 모두의 데이터를 평가했다. 놀라운 결과는 다른 화성 지진의 경우처럼 그 원인이 충돌이나 지하 화산 활동이 아니라는 점이다. 대신, 화성에는 판구조가 없더라도 지하에서는 지각변동이 있었음에 틀림없다.
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| ▲ 이 그림은 NASA의 Mars InSight 탐사선과 화성의 지진계를 보여준다. © NASA/JPL-Caltech |
지구는 태양계에서 여전히 활발한 판 구조를 갖고 있는 유일한 행성이다. 그런데도 달이나 화성 등 다른 천체에서도 진동이 일어나고 있다. NASA의 Mars InSight 착륙선은 4년간의 임무 동안 붉은 행성에서 1,300회의 지진을 기록했다. 이들 중 일부는 운석 충돌로 인해 발생했고, 다른 일부는 지하 깊은 곳의 화산 활동으로 인해 발생했다.
화성 기록 지진에 관한 미스터리
그러나 가장 강력한 화성 지진은 지금까지 미스터리로 남아 있다. 2022년 5월 4일에 발생한 지진은 규모 4.7의 지진 진동으로 다른 천체에서 측정된 지진 중 가장 강력했다. S1222a라고 명명된 이번 화성 지진의 진원지는 화성 인사이트(Mars inSight)에서 약 2,200km 떨어진 곳으로, 지구 반대편의 적도에 가깝다. 이전에는 이 사건과 최소한 규모가 비슷한 화성 지진이 두 번만 있었다. 둘 다 주요 운석 충돌로 인해 발생했다.
그런데 이것이 S1222a의 원인이기도 했던 걸까? 옥스퍼드 대학의 벤저민 페르난도(Benjamin Fernando)가 이끄는 국제팀이 현재 이를 조사했다. 그들은 지진 데이터를 분석했을 때 붉은 행성의 기록적인 지진이 두 번의 충격 지진과 어느 정도 유사하다는 것을 발견했다. 행성을 통과하는 진동의 후진동은 세 번의 화성 지진 모두에서 몇 시간 동안 지속됐으며 지진파의 에너지는 넓은 주파수 스펙트럼을 포괄했다.
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| ▲ S1222a 사건과 두 개의 확인된 충격 발생 사건 S1000a 및 S1094b의 지진계. 가속도 데이터는 InSight의 매우 광대역 센서에서 제공된다. 0.05~1Hz(왼쪽)와 1~8Hz(오른쪽)의 두 가지 주파수 대역이 표시. 파형은 추정된 후방 방위각 정보(S1222a의 경우)(Kawamura et al., 2022)와 이미지화된 크레이터 위치(S1094b 및 S1000a의 경우)에서 측정된 후방 방위각(Posiolova)을 사용하여 반경, 횡 및 수직(RTZ) 방향으로 회전되었다. 외., 2022). 지진계는 첫 번째 P파 도착(S1000a의 경우 PP)에 의해 0초에 정렬되는 반면, 점선은 첫 번째 S파 도착(S1000a의 경우 SS)을 나타낸다(Ceylan et al., 2022). (출처: 관련논문 A Tectonic Origin for the Largest Marsquake Observed by InSight / Geophysical Research Letters / AGU) |
충돌 분화구 검색
그러나 몇 가지 주요 차이점도 있었다. S1222a 사건은 지하의 주요 파동(수평으로 진동하는 러브파와 수직 레일리파) 외에 두 가지 유형의 표면파가 발생한 유일한 화성 지진이었다. P파에 비해 S파의 에너지 함량도 상당히 높았다. "S1222a 사건의 특별한 성격과 확인된 두 충격 지진과의 유사성을 고려할 때 먼저 이번 화성 지진에 대한 영향도 고려하는 것이 합리적이었다"고 팀은 설명했다.
따라서 페르난도와 그의 팀은 충돌 흔적에 대한 대규모 검색을 시작했으며, 현재 화성 궤도에서 우주 탐사선을 운영하고 있는 5개 우주 조직이 처음으로 모두 참여했다. 공동의 노력으로 연구 그룹은 2022년 5월 4일 충돌구 또는 기타 충돌 증거를 찾기 위해 총 8개 우주 탐사선의 이미지를 조사했다. “S1222a가 충돌 사건이었다면 분화구는 커야 하고 직경이 300m가 넘어야 한다”고 팀은 말했다.
영향 없음, 화산 활동 없음
그러나 검색은 헛된 것이었다. “우리는 가시 파장에서 새롭거나 특이한 특징이나 근적외선에서 열 이상을 식별하지 못했다”고 Fernando와 그의 동료들은 보고했다. 지진 진원지 근처 지역은 상대적으로 평평하고 쉽게 눈에 띄지만, 새로운 분화구, 분출물, 던져진 화성 먼지 또는 기타 충격의 흔적을 찾을 수 없었다.
연구원들은 “이러한 결과를 통해 S1222a 사건이 운석 충돌로 인해 발생하지 않았다는 높은 수준의 확실성을 가지고 결론을 내릴 수 있게 되었다”고 말했다. 반면에 위치와 데이터는 화산 기원에 반대되기도 하다. “진원 지역의 구조적 상황은 케르베로스 포사 지역의 구조적 상황과 크게 다르다”고 그들은 설명했다. 이곳에는 젊은 화산 퇴적물과 부드럽고 뜨거운 암석이 있다는 지진적 증거를 통해 지하에 화산 활동의 잔재가 아직 남아 있음을 시사한다.
화성 지각에 숨겨진 구조론이 있나요?
그러면 기록된 가장 강한 지진의 원인은 무엇이었을까? 페르난도(Fernando)와 그의 동료들에 따르면, 그것은 구조적 기원일 수 있다. 진원지 지역의 지진학적 특징과 주름은 화성 지각의 단층을 따라 이동이 있었음을 나타낸다. 페르난도는 “우리는 여전히 화성에 더 이상 활발한 판구조가 없다고 가정하고 있다. 그럼에도 불구하고 이 사건은 지하의 긴장이 해소되면서 발생했을 수도 있다.
페르난도는 “이러한 긴장은 수십억 년에 걸친 진화의 결과이며, 특히 지구의 여러 부분에서 냉각 및 수축 속도가 다르기 때문이다”고 설명한다. "화성의 일부 지역이 다른 지역보다 더 높은 스트레스를 경험하는 이유를 아직 이해하지 못하지만, 이와 같은 사건은 이러한 질문을 더 깊이 탐구하는 데 도움이 될 수 있다.“
불행하게도 화성 탐사선 인사이트(InSight)는 2022년 12월 이후 가동되지 않았고, 태양 전지판의 먼지와 화성의 겨울로 인해 임무가 끝났다. 이는 이제 더 이상의 화성 지진을 기록할 수 있는 지진계가 없음을 의미한다. ESA의 Mars Express 탐사선에 탑재된 고해상도 HRSC 카메라 코디네이터이자 독일 항공우주 센터의 Daniela Tirsch는 "이러한 결과는 화성에 다양한 장비 세트를 보유하는 것이 얼마나 중요한지 보여준다"고 말했다.
(Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2023GL103619)
출처: University of Oxford
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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