화성은 "푸른 행성"이었을까? 계곡에 남은 델타가 보여주는 "북반구의 바다"

1）「화성에 바다가 있었는가？」가“지형”으로 한 걸음 앞으로

화성의 물을 둘러싼 논쟁은 오래되었다. 강의 흔적, 점토 광물, 얼음의 흔적……“물이 관여했다”는 증거는 많지만, "바다의 존재"를 결정적으로 단언하기는 어려웠다. 왜냐하면, 바다를 논하려면 “해안선”처럼 분명한 윤곽이 필요한데, 화성에서는 풍화·침식·모래언덕의 덮개로 인해 그 윤곽이 보이기 어렵기 때문이다.

그런 가운데 등장한 것이 스위스 베른 대학을 중심으로 한 국제 팀의 새로운 연구이다. 화성 최대의 협곡군인 발레스 마리네리스(적도 부근에 펼쳐진 거대한 지형) 주변에서, 지구의 하구 삼각주와 매우 유사한 지형이 여러 곳에서 발견되어, "바다(혹은 거대한 수역)로 강이 흘러들어갔다"는 것을 나타내는 “해안선 수준의 증거”가 될 수 있다고 한다.

2）주역은 「SFD」——절벽 전면 퇴적물이 “하구”로 보이는 이유

이번에 주목받은 지형은 scarp-fronted deposits(SFD: 절벽 전면 퇴적물)이다. 상면이 비교적 평탄하고, 끝부분으로 가면 갑자기 “절벽 같은 전면”이 솟아오른다. 연구팀은 이를 강이 퇴적물(모래나 자갈)을 운반하여 조용한 수역으로 흘러들어가면서 형성된 "선상 삼각주(fan delta)"의 흔적으로 해석했다.

포인트는 형태만이 아니다. SFD의 상면에는 방사형의 수로망이 보이며, 끝부분은 하류 쪽으로 부풀어 “선상”의 윤곽을 가진다. 게다가 상면에서 전면으로 전환되는 "꺾임(break-in-slope)"이 삼각주 지형에서 자주 보이는 특징과 일치한다——이러한 지형학·퇴적학의 축적으로 "이것은 “하구의 지형”이다"라고 주장하고 있다.

3）관측의 무기: CaSSIS, HiRISE, CTX, 그리고 고도 모델

이 연구의 강점은 관측 데이터의 조합이다. ESA의 ExoMars Trace Gas Orbiter에 탑재된 베른 대학 주도의 카메라 CaSSIS(컬러＆스테레오) 외에도, NASA의 Mars Reconnaissance Orbiter의 HiRISE와 CTX, 그리고 HRSC와 MOLA의 지형 데이터를 통합하여 스테레오 이미지에서 디지털 고도 모델(DEM)을 만들어 “지형을 측정하고 있다”.

겉모습이 비슷하기만 하다면 반론은 쉽지만, 고도까지 포함하여 논의할 수 있으면 이야기가 달라진다. 삼각주가 "있다"는 것뿐만 아니라, "같은 높이에 맞춰져 있다"는 것이 의미를 갖기 때문이다.

4）고도가 맞춰짐: -3750〜-3650m라는 “수위의 단서”

논문의 요지에서 가장 눈에 띄는 것은 여기다. 확인된 SFD는 발레스 마리네리스와 북부 저지를 포함한 여러 지점에서, 같은 고도대(-3750〜-3650m)에 분포한다고 한다. 팀은 이를 해면(혹은 대규모 수역의 수위)이 그 높이에서 “고정(high-stand)”되어 있었다는 기록으로 본다.

화성의 “바다” 가설이 논란이 되는 이유 중 하나는, 상정하는 해안선의 고도가 연구에 따라 흔들리기 쉬웠기 때문이다. 하지만 이번 주장은, (적어도 이 지역에서는) 삼각주형 퇴적물이 나타내는 수위의 범위를 구체적으로 제시하고 있다. 바다를 논하는 논의가, "분위기"에서 "수치"로 가까워진 느낌이 든다.

5）언제의 바다인가: 후기 헤스페리안〜초기 아마조니안

게다가 논문은, 이러한 SFD가 퇴적된 시대를 "후기 헤스페리안〜초기 아마조니안"으로 한다. 화성 역사 중에서는, 더 건조해져 가는 시대로 향하는 시대관과 겹치기 때문에, "그 시기에 “최대급의 수역”이 성립되었던 것은 어떤 조건인가?"라는 새로운 질문도 낳는다.

6）「북반구의 바다」 논쟁에, 이번 연구가 더한 것

Phys.org와 베른 대학의 발표는, 이 결과를 "화성은 한때 “푸른 행성”이었다"라고 표현하며, 북반구를 덮을 만큼 큰 바다의 가능성을 강조한다. 게다가, 그 규모를 지구의 북극해에 필적한다고 언급하며, 기존 연구가 “거친 데이터나 간접 논의”에 의존했던 것에 비해, 이번에는 고해상도 이미지에 기반한 “해안선의 증거”라고 위치 짓는다.

여기서 중요한 것은, "바다가 있었다/없었다"를 단순히 결론짓기보다는, 바다의 존재를 검증하기 위한 “체크포인트(고도 범위)”가 늘어난 것이다. 앞으로는 다른 지역의 지형·광물·연대 추정이, 이 고도 범위와 일치하는지가 초점이 될 것이다.

7）그래도 남는 의문: 바다인가 거대 호수인가, 그리고 “왜 사라졌는가”

물론 주의점도 있다. 삼각주형 지형이 나타내는 것은 "강이 조용한 수역으로 흘러들어갔다"는 것이지만, 그 수역이 반드시 전 지구 규모의 바다는 아닐 수 있다. 거대 호수에서도 유사한 지형이 형성될 수 있다. 논문·해설 기사는 “해안선”으로서의 해석을 밀고 있지만, 지질학 세계에서는 대체 가설(다른 퇴적 과정, 지형 개변의 영향 등)과의 비교가 반드시 계속된다.

그리고 최대의 수수께끼는, "만약 바다가 있었다면, 왜 사라졌는가". 대기 소실, 동결, 지하로의 침투, 광물로의 고정화……여러 요인이 얽힐 것이며, 이번 성과는 오히려 그 논의를 “구체적인 수위”와 함께 재점화시킬 것이다.

8）생명의 가능성: 중요한 것은 "물이 있다"보다 "물이 지속된다"

생명에 관해서도 마찬가지다. 중요한 것은 물이 순간적으로 나타난 것보다, 얼마나 안정적으로 존재할 수 있었는가이다. 선상 삼각주가 형성되려면, 적어도 일정 기간 동안 흐르는 물과 고이는 물이 공존할 필요가 있다. 연구팀은 다음 단계로서, 오래된 화성 토양의 광물 조성(풍화의 유형)을 조사하고자 하며, 지형의 증거에 “화학의 증거”가 겹치면, 당시의 환경상이 한층 입체적으로 될 것이다.

SNS의 반응(확인된 범위)

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X(구 Twitter): 과학 뉴스의 정석 루트로 확산

Phys.org 공식 계정은 "고해상도 이미지가 고대의 하천 삼각주를 나타내며, 한때 북반구를 덮었던 거대한 바다의 증거가 된다"는 취지로 기사를 게시하고, 확산의 기점이 되고 있다.

또한 천문학계의 발신 계정(예: AAS Press Office)도, 베른 대학의 발표를 공유하는 움직임이 보인다.

LinkedIn: 연구자 커뮤니티는 "학제적 협력"과 “축복”이 중심

주저자 Ignatius Argadestya 씨는, 논문 게재를 보고하는 게시물에서 "물리와 지질의 관점이 합류한 학제적 팀워크"를 강조. 댓글란은 축복이나 찬사가 많고, "학제적 대화가 행성 역사를 푼다"는 계열의 반응이 두드러진다(중에는 농담 섞인 찬사도).

마찬가지로 LinkedIn에서는, 기사 내용을 인용하면서 "해안선의 증거로서의 강도"나 "북극해급의 규모"라는 “알기 쉬운 비유”에 반응하는 게시물도 보이며, 일반인을 대상으로 쉽게 풀어 공유되고 있다. 

https://www.linkedin.com/posts/stephaniesoquet_mars-was-once-a-blue-planet-ancient-river-activity-7416548814779654144-cxuN