화성 화산은 "수직 구조론"에 의해 형성됐다.
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-02-23 17:20:53
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- 화산은 순전히 현무암으로 구성되지 않고 약 70%의 규산염을 포함
- 수직 구조론은 판 구조론의 전조로 간주되며 초기 지구의 첫 번째 대륙 형성에도 관여
올림푸스 몬스(Olympus Mons)와 타르시스(Tharsis) 지역의 다른 거대한 순상 화산은 화성의 "불타오르는" 과거를 증언하고 있다. 아라비아 테라(Arabia Terra) 지역의 두꺼운 화산재와 칼데라 유물이 암시하는 것처럼, 슈퍼화산도 한때 우리 이웃 행성에 존재했을 수 있다.
그러나 지구와 달리 이 화산은 판 경계에서 형성되지 않았다. 화성에는 일반적으로 판 구조가 없는 것으로 가정된다. 홍콩 대학의 Joseph Michalski와 그의 동료들은 “화성은 일반적으로 현무암 단층 행성으로 간주되었다”고 설명했다.
현무암 단층 행성?
원칙적으로 화성의 지각 전체는 지구의 해양, 저규산염 지각에 해당한다. 이론에 따르면 판 구조가 없으면 이 현무암 지각이 압력 하에서 녹아 규산염이 풍부한 대륙 지각으로 전환될 수 있는 과정이 없었기 때문이다. "최근 수십 년 동안 진화된 심성암과 화산암의 일부 발견은 이 패러다임을 재고해야 할 수도 있음을 시사한다"고 Michalski와 그의 팀은 썼다.
보다 명확성을 제공하기 위해 그들은 분광 및 열 프로브 데이터를 사용해 에리다니아(Eridania) 지역의 지질학을 추가로 분석했다. 화성의 남쪽에 위치한 이 지역은 테라 킴메리아(Terra Cimmeria) 고지대에 있는 여러 개의 큰 함몰 지역으로 구성되어 있으며 몇 가지 변칙적인 현상을 보여준다. "이 지역은 과거 자기의 가장 강한 흔적, 비정상적으로 높은 칼륨 농도, 지각 두께와 화산 지각의 큰 대조를 포함하고 있다. 블록"이라고 지질학자들은 설명합니다. 그래서 그들은 그것이 무엇인지 명확히 하고 싶었다.
규산염이 풍부한 마그마가 있는 수백 개의 화산
분석 결과. “화성의 에리다니아 지역에는 명확하게 식별된 화산이 최소한 63개, 아마도 수백 개가 있을 것이다”고 연구자들은 보고했다. 이 화산들은 또한 유난히 다양한 화산 지형을 보여주었다. 더 작은 화산 돔과 최대 3km 높이, 80km 폭의 성층화산 외에도 이 지역에는 칼데라와 화쇄성 순상층도 있다. 후자는 화산재와 가스의 빛나는 흐름으로 인해 발생하며, 크기는 최대 100km에 달하지만 높이는 1m에 불과하다.
결정적인 요인은 화산 지형의 화학적 구성이다. 궤도 탐사선의 측정 데이터에 따르면 이 화산은 순전히 현무암으로 구성되지 않고 Michalski와 그의 팀이 확인한 대로 약 70%의 규산염을 포함하고 있다. 이러한 높은 규산염 함량은 일반적으로 대륙의 재활용 지각에서 일반적으로 나타나는데, 현재 이론에 따르면 화성에는 존재해서는 안 된다.
판 표류 대신 수직 구조론?
행성 연구자들에 따르면, 이 화성 화산의 규산염 마그마는 아마도 소위 수직 구조론의 형태로 지구화학적 변형 과정을 겪었음이 틀림없다. 고전적인 판 구조론과 달리 판의 측면 변위로 인해 지각의 일부가 물속에 잠겨 녹지 않는다. 대신 화산이나 열 과정으로 인한 강력한 마그마 유출이나 압축으로 인해 지각 이동이 보장된다.
이 수직 구조론은 판 구조론의 전조로 간주되며 초기 지구의 첫 번째 대륙 형성에도 관여했을 수 있다. Michalski와 그의 팀은 "그것은 또한 규장암과 궁극적으로 지구상의 대륙 지각을 형성하는 데 중요한 단계"라고 말했다.
지구상의 판 구조론의 선구자
화성은 또한 지구의 초기 과거와 우리 행성의 판구조론의 시작에 대해 새로운 빛을 비춰줄 수 있다. Michalski는 "이것은 판구조론 없이도 지각의 재활용이 어떻게 수평 이동을 통해 일어날 수 있는지를 보여주기 때문에 중요한 발견이다"며 "화성은 우리에게 이웃 행성뿐만 아니라 지구에 대해서도 더 많은 것을 알려주는 중요한 지질학적 퍼즐 조각을 제공한다"고 말했다.
(Nature Astronomy, 2024; doi: 10.1038/s41550-023-02191-7)
출처: 홍콩대학교
- 화산은 순전히 현무암으로 구성되지 않고 약 70%의 규산염을 포함
- 수직 구조론은 판 구조론의 전조로 간주되며 초기 지구의 첫 번째 대륙 형성에도 관여
화성에는 이국적인 구조가 있을까?
새로 발견된 화산 유형은 "수직 구조론"에 의해 형성됐을 수 있다.
지금까지 화성은 대륙과 판 구조가 없는 순수한 현무암 지각을 가진 행성으로 여겼다. 이제 행성 과학자들은 이것을 반증하는 화성에서 규산염이 풍부한 다양하고 풍부한 화산 형태를 발견했다. 이러한 화성 화산은 "수직 구조론"에 의해 형성되었을 수 있다. 이 초기 형태의 판 구조론에서는 움직이는 판이 없이 지각이 맨틀 안으로 끌어 당겨진다. 이것은 또한 지구 구조론의 시작에 새로운 빛을 비춰준다고 연구팀은 Nature Astronomy에서 밝혔다.
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| ▲ 마스 익스프레스(Mars Express) 궤도선이 촬영한 이 이미지는 화성 남부 고원 테라 킴메리아(Terra Cimmeria)의 일부를 보여준다. 이국적인 형태의 구조론을 증언하는 화산 지역이 있다. © ESA/DLR/FU 베를린, / CC-by-sa 3.0 IGO |
올림푸스 몬스(Olympus Mons)와 타르시스(Tharsis) 지역의 다른 거대한 순상 화산은 화성의 "불타오르는" 과거를 증언하고 있다. 아라비아 테라(Arabia Terra) 지역의 두꺼운 화산재와 칼데라 유물이 암시하는 것처럼, 슈퍼화산도 한때 우리 이웃 행성에 존재했을 수 있다.
그러나 지구와 달리 이 화산은 판 경계에서 형성되지 않았다. 화성에는 일반적으로 판 구조가 없는 것으로 가정된다. 홍콩 대학의 Joseph Michalski와 그의 동료들은 “화성은 일반적으로 현무암 단층 행성으로 간주되었다”고 설명했다.
현무암 단층 행성?
원칙적으로 화성의 지각 전체는 지구의 해양, 저규산염 지각에 해당한다. 이론에 따르면 판 구조가 없으면 이 현무암 지각이 압력 하에서 녹아 규산염이 풍부한 대륙 지각으로 전환될 수 있는 과정이 없었기 때문이다. "최근 수십 년 동안 진화된 심성암과 화산암의 일부 발견은 이 패러다임을 재고해야 할 수도 있음을 시사한다"고 Michalski와 그의 팀은 썼다.
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| ▲ Mars Express HRSC 카메라의 데이터를 사용 생성된 화성의 컬러 모자이크. © ESA/DLR/FU Berlin (G. Michael) |
보다 명확성을 제공하기 위해 그들은 분광 및 열 프로브 데이터를 사용해 에리다니아(Eridania) 지역의 지질학을 추가로 분석했다. 화성의 남쪽에 위치한 이 지역은 테라 킴메리아(Terra Cimmeria) 고지대에 있는 여러 개의 큰 함몰 지역으로 구성되어 있으며 몇 가지 변칙적인 현상을 보여준다. "이 지역은 과거 자기의 가장 강한 흔적, 비정상적으로 높은 칼륨 농도, 지각 두께와 화산 지각의 큰 대조를 포함하고 있다. 블록"이라고 지질학자들은 설명합니다. 그래서 그들은 그것이 무엇인지 명확히 하고 싶었다.
규산염이 풍부한 마그마가 있는 수백 개의 화산
분석 결과. “화성의 에리다니아 지역에는 명확하게 식별된 화산이 최소한 63개, 아마도 수백 개가 있을 것이다”고 연구자들은 보고했다. 이 화산들은 또한 유난히 다양한 화산 지형을 보여주었다. 더 작은 화산 돔과 최대 3km 높이, 80km 폭의 성층화산 외에도 이 지역에는 칼데라와 화쇄성 순상층도 있다. 후자는 화산재와 가스의 빛나는 흐름으로 인해 발생하며, 크기는 최대 100km에 달하지만 높이는 1m에 불과하다.
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| ▲ 에리다니아 지역의 네 가지 화산 형태의 예: a) 화산 돔 b) 성층화산 c) 화쇄층 d) 칼데라 © NASA/Mars Odyssey/HRSC |
결정적인 요인은 화산 지형의 화학적 구성이다. 궤도 탐사선의 측정 데이터에 따르면 이 화산은 순전히 현무암으로 구성되지 않고 Michalski와 그의 팀이 확인한 대로 약 70%의 규산염을 포함하고 있다. 이러한 높은 규산염 함량은 일반적으로 대륙의 재활용 지각에서 일반적으로 나타나는데, 현재 이론에 따르면 화성에는 존재해서는 안 된다.
판 표류 대신 수직 구조론?
행성 연구자들에 따르면, 이 화성 화산의 규산염 마그마는 아마도 소위 수직 구조론의 형태로 지구화학적 변형 과정을 겪었음이 틀림없다. 고전적인 판 구조론과 달리 판의 측면 변위로 인해 지각의 일부가 물속에 잠겨 녹지 않는다. 대신 화산이나 열 과정으로 인한 강력한 마그마 유출이나 압축으로 인해 지각 이동이 보장된다.
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| ▲ b, 지형 위에 드리워진 HRSC 컬러 이미지는 반형의 북쪽 측면에서 가파르게 침하하는 층을 보여준다. 관점은 구조물의 북쪽에서 남동쪽을 바라보고 있다. 화살표는 급격하게 떨어지는 지층의 흔적을 가리킨다. (출처: 관련논문 Diverse volcanism and crustal recycling on early Mars / nature astronomy) |
이 수직 구조론은 판 구조론의 전조로 간주되며 초기 지구의 첫 번째 대륙 형성에도 관여했을 수 있다. Michalski와 그의 팀은 "그것은 또한 규장암과 궁극적으로 지구상의 대륙 지각을 형성하는 데 중요한 단계"라고 말했다.
지구상의 판 구조론의 선구자
화성은 또한 지구의 초기 과거와 우리 행성의 판구조론의 시작에 대해 새로운 빛을 비춰줄 수 있다. Michalski는 "이것은 판구조론 없이도 지각의 재활용이 어떻게 수평 이동을 통해 일어날 수 있는지를 보여주기 때문에 중요한 발견이다"며 "화성은 우리에게 이웃 행성뿐만 아니라 지구에 대해서도 더 많은 것을 알려주는 중요한 지질학적 퍼즐 조각을 제공한다"고 말했다.
(Nature Astronomy, 2024; doi: 10.1038/s41550-023-02191-7)
출처: 홍콩대학교
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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