화성 남극 아래에 물이 없다고?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-11-27 23:01:20
4분 읽기
- 새로운 레이더 측정 결과, 빙하 아래 염수 호수 존재 가능성에 의문 제기
- 2018년 레이더 데이터는 화성 남극 빙모 아래에 여러 염수 호수가 존재한다는 것을 시사
- ESA 탐사선의 MARSIS 레이더가 다른 원인을 배제할 만큼 높은 해상도를 제공하지 못해
- 새로운 레이더 데이터는 얼음 아래 액체 물에 대한 의심을 더욱 증폭
오늘날 화성에 아직 액체 물이 존재할까요? 2018년 유럽우주국(ESA)의 마스 익스프레스(Mars Express) 탐사선의 레이더 데이터는 증거를 제시했다. 적어도 그렇게 보였다. 남극 빙모 바닥에서 밝게 반사되는 층이 감지되었다. 2020년, 이 데이터를 재분석한 결과 화성 남극 빙모 아래에 거대한 염수 호수와 여러 개의 웅덩이가 있을 가능성이 제기되었다.
"사실상 불가능“
하지만 당시에도 이 발견에 대한 의구심은 존재했다. 애리조나 행성과학연구소의 가레스 모건과 그의 동료들은 "화성의 건조하고 극한의 추위와 물의 삼중점 이하의 환경은 실제로 그러한 서식지를 불가능하게 만든다"고 말했다. "남극 빙하 아래에서 액체 물이 검출된 것은 따라서 놀라운 일일 뿐만 아니라, 현재 화성의 거주 가능성에 대해 우리가 알고 있는 모든 것과 모순된다.“
실제로 행성 과학자들은 2021년 마스 익스프레스가 감지한 레이더 신호가 스멕타이트라고 불리는 특정 점토 광물에서 유래했을 수도 있음을 입증했다. 이 점토 광물들은 화성 환경에서 매우 유사한 레이더 신호를 생성한다. 문제를 더욱 복잡하게 만드는 것은 ESA 탐사선의 MARSIS 레이더가 주요 레이더 주파수에서 다른 원인을 배제할 만큼 높은 해상도를 제공하지 못한다는 것이다.
두 번째 레이더 센서와 위험한 롤 기동
그렇다면 화성의 남극 호수는 무엇일까? 존재하는 걸까요, 아니면 존재하지 않는 걸까? 더욱 명확한 정보를 얻기 위해 모건과 그의 팀은 새로운 레이더 측정을 수행했다. 이번에는 NASA의 화성 정찰 궤도선(MRO)에 장착된 SHARAD 레이더를 사용했다. 이 센서는 더 높은 주파수에서 측정하기 때문에 핵심 주파수 범위에서 더 높은 분해능을 보인다. 그러나 문제는 NASA 궤도선의 레이더 안테나가 극지방 측정에 적합하지 않다는 것이다. 거의 탐사선 뒤쪽에 위치해 있기 때문이다.
따라서 NASA와 록히드 마틴의 엔지니어들은 궤도선을 120도 회전시키는 특수 기동을 개발했는데, 이는 위험한 시도였다. 하지만 이 기동은 성공했다. 2025년 5월 26일, 화성 정찰 궤도선은 자전축을 중심으로 회전하며 레이더 안테나를 화성의 극지방 표면으로 향하게 했다. 모건과 그의 팀은 "레이더 침투 깊이가 증가함에 따라 해당 지역의 남극 빙하 바닥을 더욱 자세히 조사할 수 있게 되었다"고 설명했다.
따라서 NASA와 록히드 마틴의 엔지니어들은 궤도선이 120도 회전하는 특수 기동을 개발했는데, 이는 위험한 시도였다. 두 번의 근접 비행 동안 탐사선은 SHARAD 레이더를 사용하여 추정되는 빙하하 호수 지역과 인근의 "건조한" 비교 지역을 스캔했다.
신호가 있었지만 너무 약했다.
결과:
새로운 레이더 측정 결과 남극 호수 바닥에서 약한 반사 신호가 나타났다. 그러나 이 레이더 신호는 이전에 MARSIS 레이더가 저주파에서 측정한 값보다 거의 천 배나 약했다. 모건과 그의 팀은 "따라서 SHARAD 데이터는 이 위치에서 얼음 바닥이 비정상적으로 반사된다는 것을 확인했다. 하지만 이 물질의 유전율은 이전에 측정된 것보다 훨씬 낮다"고 설명했다.
화성 남극 얼음 아래에 실제로 액체 물이 존재한다면 이 전도도 값도 그에 상응하여 높아야 한다. 또한 레이더 분석 결과에서 알 수 있듯이 남극 지하의 더 깊은 층에서도 매우 유사한 반사 신호가 나타났다. "하지만 이곳은 액체 물이 존재할 가능성이 전혀 없는 지역이다"고 행성 과학자들은 기술했다.
또한 모델을 사용해 얼음 속 먼지층이나 다른 간섭이 SHARAD 레이더 신호를 약화시켰을 가능성도 조사했다. 하지만 그렇지 않았다.
의심 증폭
하지만 이는 화성 남극에 있는 논란의 여지가 있는 호수에 어떤 의미를 가질까? 그곳에 물이 있을까? 모건과 그의 동료들에 따르면, 새로운 레이더 데이터는 얼음 아래 액체 물에 대한 의심을 더욱 증폭시킨다. 모건은 "새로운 데이터가 논쟁을 완전히 종식시킬 수는 없다. 하지만 이 데이터는 액체 물이 있는 호수라는 가설을 계속 뒷받침하기 어렵게 만든다"고 말했다.
대신, 극지방 빙모 아래의 비정상적인 레이더 반사는 다른 지질학적 원인을 가질 수 있다. 연구진은 "간단한 설명은 남극 빙모의 이 부분 지하가 다른 곳보다 더 매끄럽다는 것이다"고 설명했다. 화성 극지방의 대부분은 크레이터가 가득한 매우 거친 지형으로 이루어져 있다. 따라서 이 지역의 레이더 신호는 강하게 산란된 반사를 특징으로 하는 전형적인 패턴을 보인다.
염수 호수 대신 충돌 분화구?
염수 호수로 의심되는 지역의 상황은 다르다. 그곳에서는 이러한 산란된 레이더 신호가 나타나지 않는다. 대신 상대적으로 매끄럽고 반사율이 높은 층이 보인다. 모건과 그의 동료들은 "따라서 이 지역은 더 매끄러운 지형을 가진 제한된 지역일 수 있다. 예를 들어, 충돌 중 녹은 퇴적물이나 암석으로 바닥이 채워진 더 큰 충돌 분화구와 같은 것이다"고 기술했다. 이들의 주장이 정확한지 확인하기 위해서는 추가 조사가 필요하다.
참고: Geophysical Research Letters, 2025; doi: 10.1029/2025GL118537)
출처: NASA
- 새로운 레이더 측정 결과, 빙하 아래 염수 호수 존재 가능성에 의문 제기
- 2018년 레이더 데이터는 화성 남극 빙모 아래에 여러 염수 호수가 존재한다는 것을 시사
- ESA 탐사선의 MARSIS 레이더가 다른 원인을 배제할 만큼 높은 해상도를 제공하지 못해
- 새로운 레이더 데이터는 얼음 아래 액체 물에 대한 의심을 더욱 증폭
화성 남극 아래에 물이 없다고?
새로운 레이더 측정 결과, 빙하 아래 염수 호수 존재 가능성에 의문 제기
섣부른 축하일까? 2018년 레이더 데이터는 화성 남극 빙모 아래에 여러 염수 호수가 존재한다는 것을 시사했다. 그러나 이제 고해상도 레이더 측정 결과가 이 발견에 대한 새로운 의문을 제기하고 있다. 화성 정찰 궤도선(MRO)의 샤라드(SHARAD) 레이더는 예상했던 수층(水層)에서 강한 반사광을 감지했지만, 행성 과학자들에 따르면 액체 수층에서 발생했다고 보기에는 너무 약하고 분산된 신호만 감지했다.
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| ▲ NASA의 화성 정찰 궤도선이 화성 남극의 염수 호수로 의심되는 지역에서 새로운 레이더 측정을 수행하여 의미 있는 결과를 얻었다. © NASA/JPL-Caltech |
오늘날 화성에 아직 액체 물이 존재할까요? 2018년 유럽우주국(ESA)의 마스 익스프레스(Mars Express) 탐사선의 레이더 데이터는 증거를 제시했다. 적어도 그렇게 보였다. 남극 빙모 바닥에서 밝게 반사되는 층이 감지되었다. 2020년, 이 데이터를 재분석한 결과 화성 남극 빙모 아래에 거대한 염수 호수와 여러 개의 웅덩이가 있을 가능성이 제기되었다.
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| ▲ 화성 남극의 1km 두께 빙하 아래에 액체 염수 호수가 있을까? ESA의 마스 익스프레스 탐사선의 레이더 데이터는 이것이 사실임을 시사했다. © ESA/DLR/FU Berlin /CC-by-sa 3.0 IGO |
"사실상 불가능“
하지만 당시에도 이 발견에 대한 의구심은 존재했다. 애리조나 행성과학연구소의 가레스 모건과 그의 동료들은 "화성의 건조하고 극한의 추위와 물의 삼중점 이하의 환경은 실제로 그러한 서식지를 불가능하게 만든다"고 말했다. "남극 빙하 아래에서 액체 물이 검출된 것은 따라서 놀라운 일일 뿐만 아니라, 현재 화성의 거주 가능성에 대해 우리가 알고 있는 모든 것과 모순된다.“
실제로 행성 과학자들은 2021년 마스 익스프레스가 감지한 레이더 신호가 스멕타이트라고 불리는 특정 점토 광물에서 유래했을 수도 있음을 입증했다. 이 점토 광물들은 화성 환경에서 매우 유사한 레이더 신호를 생성한다. 문제를 더욱 복잡하게 만드는 것은 ESA 탐사선의 MARSIS 레이더가 주요 레이더 주파수에서 다른 원인을 배제할 만큼 높은 해상도를 제공하지 못한다는 것이다.
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| ▲ 남극층 퇴적물(SPLD)의 고반사율대(HRZ) 영역. 롤 각도가 30° 미만일 때의 SHARAD 관측 범위(흰색 선)와 두 건의 SHARAD 초대형 롤 관측의 지상 궤적(빨간색 선)을 보여준다. 삽도는 SPLD 내 HRZ의 위치를 보여준다. 배경은 MOLA 음영이다. (출처:High Frequency Radar Perspective of Putative Subglacial Liquid Water on Mars / Geophysical Research Letters / 17 November 2025) |
두 번째 레이더 센서와 위험한 롤 기동
그렇다면 화성의 남극 호수는 무엇일까? 존재하는 걸까요, 아니면 존재하지 않는 걸까? 더욱 명확한 정보를 얻기 위해 모건과 그의 팀은 새로운 레이더 측정을 수행했다. 이번에는 NASA의 화성 정찰 궤도선(MRO)에 장착된 SHARAD 레이더를 사용했다. 이 센서는 더 높은 주파수에서 측정하기 때문에 핵심 주파수 범위에서 더 높은 분해능을 보인다. 그러나 문제는 NASA 궤도선의 레이더 안테나가 극지방 측정에 적합하지 않다는 것이다. 거의 탐사선 뒤쪽에 위치해 있기 때문이다.
따라서 NASA와 록히드 마틴의 엔지니어들은 궤도선을 120도 회전시키는 특수 기동을 개발했는데, 이는 위험한 시도였다. 하지만 이 기동은 성공했다. 2025년 5월 26일, 화성 정찰 궤도선은 자전축을 중심으로 회전하며 레이더 안테나를 화성의 극지방 표면으로 향하게 했다. 모건과 그의 팀은 "레이더 침투 깊이가 증가함에 따라 해당 지역의 남극 빙하 바닥을 더욱 자세히 조사할 수 있게 되었다"고 설명했다.
따라서 NASA와 록히드 마틴의 엔지니어들은 궤도선이 120도 회전하는 특수 기동을 개발했는데, 이는 위험한 시도였다. 두 번의 근접 비행 동안 탐사선은 SHARAD 레이더를 사용하여 추정되는 빙하하 호수 지역과 인근의 "건조한" 비교 지역을 스캔했다.
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| ▲ (a) VLR4 관측의 고대역 및 (b) 저대역 레이더그램. (출처:High Frequency Radar Perspective of Putative Subglacial Liquid Water on Mars / Geophysical Research Letters / 17 November 2025) |
신호가 있었지만 너무 약했다.
결과:
새로운 레이더 측정 결과 남극 호수 바닥에서 약한 반사 신호가 나타났다. 그러나 이 레이더 신호는 이전에 MARSIS 레이더가 저주파에서 측정한 값보다 거의 천 배나 약했다. 모건과 그의 팀은 "따라서 SHARAD 데이터는 이 위치에서 얼음 바닥이 비정상적으로 반사된다는 것을 확인했다. 하지만 이 물질의 유전율은 이전에 측정된 것보다 훨씬 낮다"고 설명했다.
화성 남극 얼음 아래에 실제로 액체 물이 존재한다면 이 전도도 값도 그에 상응하여 높아야 한다. 또한 레이더 분석 결과에서 알 수 있듯이 남극 지하의 더 깊은 층에서도 매우 유사한 반사 신호가 나타났다. "하지만 이곳은 액체 물이 존재할 가능성이 전혀 없는 지역이다"고 행성 과학자들은 기술했다.
또한 모델을 사용해 얼음 속 먼지층이나 다른 간섭이 SHARAD 레이더 신호를 약화시켰을 가능성도 조사했다. 하지만 그렇지 않았다.
의심 증폭
하지만 이는 화성 남극에 있는 논란의 여지가 있는 호수에 어떤 의미를 가질까? 그곳에 물이 있을까? 모건과 그의 동료들에 따르면, 새로운 레이더 데이터는 얼음 아래 액체 물에 대한 의심을 더욱 증폭시킨다. 모건은 "새로운 데이터가 논쟁을 완전히 종식시킬 수는 없다. 하지만 이 데이터는 액체 물이 있는 호수라는 가설을 계속 뒷받침하기 어렵게 만든다"고 말했다.
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| ▲ VLR4 데이터에서 추출한 평균 지연-반향 전력 트레이스. (a) 고반사율 영역과 (b) 두 번째로 깊은 기저 반사의 일부를 나타냄(개별 트레이스는 회색). 두 트레이스의 위치는 그림 2d를 참조하십시오. 원으로 표시된 화살표는 손실 추정에 고려된 내부 반사체를 강조합니다. (c) 패널 (a)에서 추출한 Pss/Ps 값(빨간색 선)과 SHARAD에 적용된 Orosei 등(2018) 모델을 사용한 값(파란색 영역). (출처:High Frequency Radar Perspective of Putative Subglacial Liquid Water on Mars / Geophysical Research Letters / 17 November 2025) |
대신, 극지방 빙모 아래의 비정상적인 레이더 반사는 다른 지질학적 원인을 가질 수 있다. 연구진은 "간단한 설명은 남극 빙모의 이 부분 지하가 다른 곳보다 더 매끄럽다는 것이다"고 설명했다. 화성 극지방의 대부분은 크레이터가 가득한 매우 거친 지형으로 이루어져 있다. 따라서 이 지역의 레이더 신호는 강하게 산란된 반사를 특징으로 하는 전형적인 패턴을 보인다.
염수 호수 대신 충돌 분화구?
염수 호수로 의심되는 지역의 상황은 다르다. 그곳에서는 이러한 산란된 레이더 신호가 나타나지 않는다. 대신 상대적으로 매끄럽고 반사율이 높은 층이 보인다. 모건과 그의 동료들은 "따라서 이 지역은 더 매끄러운 지형을 가진 제한된 지역일 수 있다. 예를 들어, 충돌 중 녹은 퇴적물이나 암석으로 바닥이 채워진 더 큰 충돌 분화구와 같은 것이다"고 기술했다. 이들의 주장이 정확한지 확인하기 위해서는 추가 조사가 필요하다.
참고: Geophysical Research Letters, 2025; doi: 10.1029/2025GL118537)
출처: NASA
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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