텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 과학자들은 화성 초기의 화산 활동으로 인해 다량의 반응성 유황 가스가 방출되어 지구가 따뜻해지고 미생물이 생존하기에 적합한 조건이 조성되었을 수 있다는 최신 연구 결과를 발표했습니다. 과학계는 초기 화성의 실제 모습을 탐구하는 데 전념해 왔으며, 이번 최신 연구에서는 화산 폭발로 방출된 유황 가스가 온실 효과를 통해 화성을 가열하는 데 도움이 되어 화성의 대기가 잠재적으로 생명을 키울 수 있게 만들 수 있다고 제안합니다.
이 연구는 오스틴에 있는 텍사스 대학교 팀에 의해 완료되었으며 Science Advances 저널에 게재되었습니다.
연구팀은 화성 운석의 구성을 분석하고 40회 이상의 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 다양한 온도, 화학적 환경, 가스 농도에서 초기 화성 화산이 방출했을 수 있는 탄소, 질소, 황화물 가스의 양을 조사했습니다. 이번 결과는 이전에 이산화황(SO2)이 지배적이라고 생각했던 기후 모델에 도전했습니다. 시뮬레이션에 따르면 30억~40억년 전 화성의 화산 활동으로 인해 황화수소(H2S), 이황화물(S2), 육불화황(SF₆)을 비롯한 다량의 "환원" 유황 가스가 방출될 가능성이 높았으며 이는 강력한 온실 효과를 가져올 수 있습니다.
주저자인 지구 과학 박사 과정 학생인 Lucia Bellino는 이러한 환원된 황의 존재가 화성에 온실 가스와 안개를 유발하여 열과 액체 물을 유지하는 데 도움이 될 수 있다고 지적했습니다. 이러한 가스와 산화환원 환경은 또한 지구의 열수 시스템에서 다양한 미생물 생명을 지원합니다.
이번 연구는 표면 가스 방출에만 초점을 맞추는 대신, 지질학적 과정에서 유황이 어떻게 변환되는지, 특히 지하 마그마 층에 통합된 후 다른 광물과 분리되는 방법도 모델링했습니다. 이 변환 과정은 표면으로 방출되기 전 가스의 화학적 상태를 이해하는 데 매우 중요하며 화성의 초기 기후를 모델링하는 데 더 실용적인 의미를 갖습니다.
이 연구는 또한 화성의 황이 종종 다른 형태로 변한다는 것을 발견했습니다. 운석에 포함된 황의 대부분은 환원된 황인 반면, 화성 표면은 대부분 황과 산소가 결합된 형태입니다. 이는 서로 다른 형태의 황 사이의 변환인 "황 순환"이 초기 화성에서 지배적이었을 수 있음을 시사합니다.
작년에 NASA의 큐리오시티 탐사선은 실수로 암석을 부수고 팀의 모델을 뒷받침하는 발견인 황 원소를 발견했습니다. 처음으로 산소와 결합되지 않은 순수한 유황 광물이 화성에서 직접 발견되어 이황화물의 방출과 순수한 유황의 침전에 대한 연구팀의 추론이 검증되었습니다.
연구팀은 앞으로 모델을 사용해 화성의 물 공급원을 추가로 연구하고 화산 활동이 화성 표면에 많은 양의 물을 제공할 수 있는지 여부를 조사할 계획입니다. 그들은 또한 환원된 유황이 지구의 열수 시스템과 유사한 환경에서 생명을 유지하기 위해 초기 화성 미생물의 "먹이" 역할을 할 수 있었는지 여부를 알아내기를 희망하고 있습니다.
오늘날의 화성은 태양에서 멀리 떨어져 있으며 평균 기온은 섭씨 영하 80도 정도입니다. Bellino는 기후 모델링 전문가가 팀의 연구를 사용하여 초기 화성의 온도를 예측하고 따뜻한 기후에서 미생물이 얼마나 오래 생존할 수 있는지 추정할 수 있기를 바라고 있습니다.
이 연구는 오스틴에 있는 텍사스 대학의 행성 시스템 거주 가능성 센터, 국립 과학 재단 및 Heising-Simons 재단의 자금 지원을 받았습니다.