최근 NASA(미국 항공우주국) InSight 임무에 참여하는 과학자 팀은 2021년 9월 운석 충돌 후 화성에 기록된 지진 데이터 분석을 완료했습니다. 그들의 발견은 화성의 내부 구조와 진화에 대한 우리의 견해를 극적으로 변화시켰습니다.
이러한 결과와 이전 지구물리학적 데이터를 바탕으로 벨기에 왕립 천문대 연구원인 Attilio Rivoldini는 Nature 저널에 발표된 연구에 참여하여 액체 금속 핵 위에 용융 규산염 층을 포함하는 이종 맨틀을 갖춘 화성 내부의 새로운 모델을 제안했습니다.
예비 결과 및 가설
InSight 미션에서 제공된 데이터를 기반으로 한 첫 번째 결과는 화성 내부 구조에 대한 이해를 크게 향상시킵니다. 맨틀 구성이 균일하고 완전히 고체라고 가정하면 액체 금속 핵의 반경은 약 1830±40km이고 밀도는 상대적으로 낮으며(6~6.2g/cm3) 가벼운 원소가 풍부하다는 결과가 나타납니다. 금속핵의 크기는 핵-맨틀 경계(CMB)로 간주되는 고체-액체 경계면에서 반사되는 지진파를 감지하여 결정되었습니다.
최근 영향 이후 재평가
그러나 그 이후 2021년 9월 18일 강력한 운석 충돌로 생성된 새로운 데이터를 분석하면 화성의 내부 구조에 대한 초기 추정치에 의문이 제기되었습니다. 프랑스 국립과학연구센터(CNRS) 파리 지구물리학 연구소 연구원인 앙리 사무엘(Henri Samuel)이 이끌고 벨기에 왕립천문대 아틸리오 리볼디니(Attilio Rivoldini)가 참여한 국제 연구팀은 이 파도의 이동 시간을 연구하고 화성 맨틀 바닥과 금속 핵 위에 있는 용융 규산염 층이 새로운 데이터를 설명할 수 있음을 보여주었습니다.
이 발견을 바탕으로 새로운 구조 모델이 도출되어 10월 26일 Nature 저널에 게재되었습니다. 구조 모델은 사용 가능한 모든 지구물리학적 데이터와 더 일치할 뿐만 아니라 화성이 형성 이후 어떻게 진화했는지 더 잘 설명합니다.
지진 이상 현상에 대한 설명
맨틀 바닥의 녹은 층은 2021년 9월 CMB를 따라 회절된 지진파의 비정상적으로 느린 전파를 설명하는데, 이 현상은 아직 설명되지 않았습니다. 더욱이, 몇몇 초기 지진 사건의 경우, 지진파의 도착 시간은 이전에 가정한 바와 같이 CMB가 아닌 용융층 상단(금속 코어에서 수십 킬로미터 위)에서 지진 전단파의 반사와 일치합니다.
코어 크기 및 구성에 미치는 영향
맨틀 바닥에 녹은 층이 존재한다는 것은 화성의 금속 핵이 이전 추정치(즉, 반경 1650 ± 20km)보다 150~170km 더 작다는 것을 의미합니다.
"이 작은 핵은 밀도도 5~8% 더 높습니다(예: 6.5g/cm3). 핵에 있는 가벼운 원소의 비율은 이전에 생각했던 것보다 낮으므로 화성 운석 분석 및 고압 실험에서 파생된 우주화학 데이터와 더 일치합니다."라고 Attilio-Rivodini는 설명합니다.
따라서 연구 저자들은 화성이 철과 방사성 원소가 풍부한 맨틀 바닥에 안정된 층을 형성하기 위해 결정화되는 초기 마그마 해양 단계를 경험했다고 제안합니다. 방사성 붕괴에 의해 방출된 열은 지구 핵 위에 용융된 규산염의 기저층을 생성합니다.
참고 문헌 Henri Samuel, Mélanie Drilleau, Attilio Rivoldini, Zongbo Xu, Quancheng Huang, Raphaël F. Garcia, Vedran Lekić, Jessica C.E. Irving, James Bad "화성 핵심 위의 농축된 용융 규산염 층에 대한 지구물리학적 증거" by ro, Philippe H. Lognonné, James A.D. Connolly, Taichi Kawamura, Tamara Gudkova 및 William B. Banerdt, 2023년 10월 25일, Nature.
DOI:10.1038/s41586-023-06601-8
컴파일된 소스: ScitechDaily