화성 해양 가설

Mars ocean hypothesis
"Oceanus Borealis"가 여기로 리디렉션됩니다.북극해와 혼동하지 말 것.
지질 데이터를 바탕으로 한 고대 화성과 그 바다에 대한 예술가의 인상
화성 북반구의 낮은 지형의 푸른 지역은 액체 상태의 [1]물이 있는 원시 바다가 있는 곳으로 가설화 되었다.

화성 해양 가설은 화성 표면의 거의 3분의 1이 지질학적 [2][3][4]역사 초기에 액체 상태의 물로 덮여 있었다고 말한다.고생대양과 오세너스 보레알리스 /oːsiːs bːrilelis/[5]라고[1] 불리는 이 원시 해양은 약 43억 년 전에 평균 행성 고도보다 4-5km 아래에 위치한 북반구의 바스티타스 보레알리스 분지를 채웠을 것입니다.이 대양의 증거는 고대 해안선과 비슷한 지리적 특징과 화성 토양과 [6][7][8]대기의 화학적 특성을 포함한다.초기 화성은 액체 상태의 물이 표면에 [9][10][11][12]남아 있게 하기 위해 더 밀도가 높은 대기와 따뜻한 기후가 필요했을 것이다.

관측 증거의 이력

1976년 바이킹의 궤도에 의해 보여진 특징들은 각각 [13]수천 킬로미터의 길이인 아라비아와 듀테로닐루스라는 극 근처에 있을 수 있는 두 개의 고대 해안선을 보여주었다.현재의 화성 지형에서 몇몇 물리적 특징들은 원시 바다의 과거 존재를 암시한다.더 큰 수로로 합쳐지는 협곡의 네트워크는 액체 작용제에 의한 침식을 의미하며 지구의 고대 강바닥과 유사합니다.폭 25km, 깊이 수백m의 거대한 수로가 남쪽 고지의 지하 대수층에서 북쪽 저지대로 [9][4]흘러들어가는 것처럼 보인다.화성의 북반구 대부분은 행성의 나머지 부분보다 상당히 낮은 고도에 위치하고 있으며 비정상적으로 평평합니다.

이러한 관찰은 많은 연구자들이 더 오래된 해안선의 잔해를 찾도록 이끌었고 그러한 바다가 한때 [14]존재했을 가능성을 더욱 높였다.1987년, 존 E. 브란덴버그는 그가 고생대양이라고 이름 붙인 원시 화성 바다에 대한 가설을 발표했다.[1]해양 가설은 과거에 액체 상태의 큰 물체의 존재가 고대 화성의 기후, 거주 가능성, 그리고 화성에서의 과거 생명체의 증거를 찾는 데 중요한 영향을 미쳤을 것이기 때문에 중요하다.

1998년부터, 과학자 마이클 말린과 케네스 에젯은 과학 [14]문헌에서 다른 사람들이 제안한 해안선을 테스트하는 장소에서 바이킹 우주선보다 5배에서 10배 더 나은 해상도로 화성 글로벌 서베이어에 탑재된 고해상도 카메라로 조사하기 시작했다.그들의 분석은 기껏해야 결론을 내리지 못했고, 해안선은 수천 킬로미터 동안 [15]한 봉우리에서 다른 봉우리로 오르내리며 수 킬로미터씩 표고가 다르다고 보고했다.이러한 경향은 이러한 특징들이 정말로 오래 전에 사라진 해안가를 나타내는 것인지 의문을 제기하며 화성 해안선(및 해양) 가설에 반대하는 주장으로 받아들여져 왔다.

1999년 화성 전 지역의 고도를 정확히 측정했던 화성 궤도선 레이저 고도계는 화성에 있는 바다의 분수령이 [16]화성의 4분의 3을 덮는다는 것을 알아냈다.Vastitas Borealis의 해발 2400m 이하의 크레이터 타입의 독특한 분포는 2005년에 연구되었다.연구자들은 침식이 상당한 양의 승화를 수반하며, 그 위치에 있는 고대 바다는 [17]6x10km의73 부피를 포함했을 것이라고 제안한다.

2007년, 테일러 페론과 마이클 만가는 화산활동으로 인한 대량 재배포로 인한 진정한 극지방의 방황에 대한 조정 후, 1987년 존 E. 브랜든버그에 [1]의해 최초로 제안된 화성 고지대가 이 [18]기준을 충족한다는 지구물리학적 모델을 제안했다.이 모델은 이러한 기복이 있는 화성 해안선이 화성의 회전축의 움직임으로 설명될 수 있음을 나타냅니다.원심력은 회전하는 물체와 큰 회전하는 물체의 적도(적도 팽대부)를 부풀게 하기 때문에 극지방의 방황은 [13][19][20]관측된 것과 유사한 방식으로 해안선 표고를 이동시킬 수 있습니다.그들의 모형은 화성의 회전축이 지각에 상대적으로 움직이는 원인을 설명하려 하지 않는다.

2009년에 발표된 연구에 따르면 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 높은 밀도의 스트림 채널을 볼 수 있습니다.화성의 계곡이 가장 많은 지역은 지구에서 발견되는 것과 비슷하다.연구팀은 지형 데이터에서 [21]U자형 구조를 찾아 계곡을 식별하는 컴퓨터 프로그램을 개발했다.많은 양의 계곡 네트워크는 과거에 지구에 내린 비를 강하게 지지한다.화성 계곡의 전지구적 패턴은 큰 북쪽 바다로 설명될 수 있다.북반구의 큰 바다는 왜 계곡 네트워크에 남쪽 제한이 있는지를 설명해 줄 것이다; 저수지에서 가장 멀리 떨어진 화성의 최남단 지역은 비가 거의 내리지 않고 계곡이 발달하지 않을 것이다.비슷한 방식으로, 왜 화성 계곡이 북쪽에서 남쪽으로 [22]얕아지는지를 설명할 수 있다.

2010년 화성에 있는 삼각주에 대한 연구는 이들 중 17개가 화성 [23]해양에 대해 제안된 해안선의 고도에서 발견된다는 것을 밝혀냈다.이것은 삼각주들이 모두 큰 [24]수역 옆에 있다면 예상할 수 있는 것이다.텍사스에서 열린 행성 회의에서 발표된 연구는 히파니스 계곡 팬 콤플렉스가 크고 서 있는 수역의 가장자리에 형성된 여러 개의 채널과 엽을 가진 삼각주라고 제안했다.그 수역은 북쪽 바다였다.이 삼각주는 북부 저지대와 크리세 [25]평원 근처의 남부 고지대의 이분법 경계에 있습니다.

마스 익스프레스 궤도선에 탑재된 레이더인 MARSIS의 데이터를 사용하여 2012년에 발표된 연구는 멸종된 거대한 북해의 가설을 뒷받침한다.이 기구는 저밀도 퇴적물, 대량의 얼음 퇴적물 또는 둘의 조합과 유사한 표면의 유전율을 밝혀냈다.용암이 풍부한 [26]지표면과는 다른 측정치였습니다.

2015년 3월, 과학자들은 아마도 지구의 북반구와 북극해의 [27][28]크기로 바다를 구성할 수 있는 고대 물의 부피에 대한 증거가 존재한다고 말했다.이 발견은 지구에서 발견된 비율에 대한 현대 화성 대기 중수소의 비율과 망원경으로 관찰한 결과로부터 도출되었다.화성의 극지방 퇴적물에서 지구에 존재하는 것보다 8배나 많은 중수소가 추정되었는데, 이는 고대 화성이 상당히 높은 수위를 가지고 있었다는 것을 암시한다.비록 텔레 스코우프 측정 범위 이내의 농축이 탐사 로봇에 의해 게일 크레이터 5–7 VSMOW.[29]의에도 2001년에 측정하기 위해서는 대표적인 대기 값 지도가(7VSMOW)에서 가져온 그 국소화된 탐사 로봇에 의해 측정된 기후 효과에 의해, 영향을 받지 않는다, 분자 hydroge의 비율의 연구.ntNASA의 극자외선 분광탐사선이 화성 대기권 상층부의 중수소는 원시 [30]화성에 풍부한 물이 공급되고 있음을 시사했다.화성에 대기가 두꺼워져 바다가 더 잘 보일 것이라는 추가 증거는 화성 궤도에서 측정해 온 MAVEN 우주선으로부터 나왔다.사이언스에 실린 논문의 주 저자인 브루스 야코스키 씨는 "우리는 화성 대기에 존재하는 가스 대부분이 [31]우주로 손실되었다는 것을 밝혀냈다"고 말했다.이 연구는 아르곤 [32][33]가스의 두 가지 다른 동위원소에 기초했다.

태양중심 거리 1.4~1.7AU에서 화성의 액체상까지 물을 끌어오는 데 필요한 높은 온실효율을 고려할 때, 이 물체가 액체상태였던 기간이 얼마나 되었는지는 아직 알려지지 않았다. 이제 물로 채워진 협곡과 노아키아 시대 말기에 화성 바다가 사라지고 표면은 사라졌다고 생각된다.약 4억 5천만 년 동안 떠돌아다닌다.그 후 약 32억 년 전 협곡 아래 용암이 땅을 뜨겁게 달구고 얼음 물질을 녹여 수백 킬로미터에 이르는 거대한 지하강 시스템을 만들어냈다.이 물은 거대한 [4]홍수로 지금은 말라버린 지표면으로 분출되었다.

광활한 북쪽 바다에 대한 새로운 증거가 2016년 5월에 발표되었다.대규모 과학자 팀은 이스메니우스 라쿠스 사각형에 있는 표면의 일부가 두 번의 쓰나미에 의해 어떻게 변했는지를 설명했다.쓰나미는 소행성이 바다에 충돌하면서 발생했다.둘 다 직경 30km의 크레이터를 만들 수 있을 정도로 강했던 것으로 생각되었다.첫 번째 쓰나미는 자동차나 작은 집 크기의 바위를 주워 운반했다.파도의 역류는 바위를 재배치함으로써 수로를 형성했다.두 번째는 바다가 300m 더 낮을 때 들어왔다.두 번째는 계곡에 떨어진 많은 양의 얼음을 운반했다.계산 결과 파도의 평균 높이는 50m였지만 높이는 10m에서 120m까지 다양했다.수치 시뮬레이션에 따르면 바다의 이 특정 부분에서는 직경 30km 크기의 충돌 크레이터가 3천만년마다 형성된다.여기서의 의미는 거대한 북쪽 바다가 수백만 년 동안 존재했을지도 모른다는 것입니다.바다에 반대하는 한 가지 이유는 해안선의 특징이 부족하다는 것이다.이러한 특징들은 쓰나미 사건으로 인해 사라졌을 수 있다.이 연구에서 연구된 화성의 부분은 크리스 플라니티아와 북서쪽 아라비아 테라이다.이러한 쓰나미는 이스메니우스 라쿠스 사각형과 마레 산달륨 [34][35][36]사각형에 있는 일부 표면에 영향을 미쳤다.로모노소프 분화구를 만든 충격은 쓰나미 [37][38][39]파도의 원인으로 밝혀졌다.

  • Channels made by the backwash from tsunamis, as seen by HiRISE. The tsunamis were probably caused by asteroids striking the ocean.

    HiRISE에서 볼 수 있듯이 쓰나미의 역류에 의해 만들어진 채널.쓰나미는 아마도 소행성들이 바다에 충돌하면서 일어났을 것이다.

  • Boulders that were picked up, carried, and dropped by tsunamis, as seen by HiRISE. The boulders are between the size of cars and houses.

    HiRISE에서 볼 수 있듯이 쓰나미에 의해 주워지고 운반되고 떨어진 바위를 말합니다.그 바위들은 자동차와 집 사이의 크기이다.

  • Streamlined promontory eroded by tsunami, as seen by HiRISE.

    HiRISE에서 볼 수 있듯이 쓰나미에 의해 침식된 유선형의 곶.

2017년 발표된 연구 결과 화성의 계곡망, 유출로, 델타 퇴적물 개발에 필요한 물의 양이 화성 해양의 양보다 많은 것으로 나타났다.화성에 있는 바다의 추정 부피는 3미터에서 약 2킬로미터에 이른다.이것은 [40]화성에 많은 양의 물이 있었다는 것을 암시한다.

2018년, 한 과학자 팀은 화성 바다가 타르시스의 성장 이전 또는 성장과 함께 매우 일찍 나타났다고 제안했다.이것 때문에 바다의 깊이는 생각했던 것의 절반밖에 되지 않을 것이다.타르시스의 전체 무게는 깊은 분지를 만들었을 것이지만, 만약 타르시스의 덩어리가 깊은 분지를 형성하기 전에 바다가 발생한다면, 훨씬 적은 양의 물이 필요할 것이다.또한, 타르시스는 여전히 자라고 있고 결과적으로 해양 분지의 깊이를 바꿀 것이기 때문에 해안선은 규칙적이지 않을 것이다.타르시스 화산이 폭발하면서 엄청난 양의 가스가 대기 중에 추가되어 지구 온난화를 일으켜 액체 상태의 물이 [41][42][43]존재하게 되었다.

2019년 7월, 로모노소프 [44][45]분화구를 만드는 운석 충돌로 인해 메가 쓰나미 발생원이 형성되었을 가능성이 있는 화성 고대 해양에 대한 지원이 보고되었다.

이론상의 문제

원시 화성 기후

화성 표면에 액체 상태의 물이 존재하려면 더 따뜻하고 두꺼운 대기가 필요하다.현재 화성 표면의 대기압은 가장 낮은 고도에서 물의 세 배 지점(6.11hPa)을 초과할 뿐이며, 높은 고도에서 순수한 물은 고체 또는 증기로만 존재할 수 있습니다.지표면의 연평균 온도는 현재 210K(-63°C/-82°F) 미만으로 액체 상태의 물을 유지하는 데 필요한 온도보다 상당히 낮다.하지만, 역사 초기에 화성은 표면에 액체 상태의 물을 유지하는 데 더 도움이 되는 조건을 가지고 있었을지도 모른다.

Mars Global Survey가 본 것처럼 2001년 6월 먼지 폭풍이 없는 화성(왼쪽)과 2001년 7월 지구 먼지 폭풍이 있는 화성(오른쪽)

초기 화성은 현재의 지구와 비슷한 두께의 이산화탄소 대기를 가지고 있었다.[46]태양은 약했지만, 두꺼운 이산화탄소 [48]대기로 인한 온실 효과는 소량의 메탄이나[47] 이산화탄소-이산화탄소 구름의 단열 효과로 뒷받침되었다면 평균 표면 온도를 물의 빙점 이상으로 가열하기에 충분했을 것이다.그 후 대기는 풍화를 [46]통해 탄산염의 형태로 땅 속에 격리되고 스패터링(화성 [49][50]자기권의 부족으로 인한 태양풍과의 상호작용)을 통해 우주로 손실됨으로써 감소하였다.화성 정찰 궤도선과 함께 한 먼지 폭풍에 대한 연구는 화성에서 발생한 물 손실의 10%가 먼지 폭풍에 의한 것일 수 있다는 것을 시사했다.먼지 폭풍은 수증기를 매우 높은 고도로 운반할 수 있다는 것이 관측되었다.태양으로부터의 자외선은 광분해라고 불리는 과정에서 물을 분해할 수 있다.물 분자에서 나온 수소는 [51][52][53]우주로 빠져나간다.

화성의 경사도(축 기울기)는 지질학적 시기에 따라 크게 달라지며 행성 기후 조건에 [54]큰 영향을 미칩니다.

화학

화학에 대한 고려는 Oceanus Borealis의 특성에 대한 추가적인 통찰력을 줄 수 있다.화성의 대기 중 이산화탄소가 대부분을 차지하는 가운데, 해양 침전물의 잔존물로 표면에 탄산염 광물의 광범위한 증거를 찾을 수 있을 것으로 예상할 수 있다.많은 탄산염이 화성 우주 임무에 의해 아직 검출되지 않았다.그러나 초기 바다가 산성이었다면 탄산염은 [55]형성되지 않았을 것이다.두 착륙 지점의 토양에서 인, 황 및 염소의 양의 상관관계는 큰 산성 [56]저장고에서 혼합되는 것을 암시합니다.TES에 의해 검출된 헤마이트 퇴적물 또한 과거 [57]액체 상태의 물의 증거로 주장되어 왔다.

바다의 운명

화성에 거대한 원시 바다가 있다는 제안을 고려할 때, 물의 운명은 설명이 필요하다.화성의 기후가 식으면서, 바다의 표면은 얼어붙었을 것이다.한 가설은 바다의 일부가 북부 평야 Vastitas Borealis의 [58]얇은 바위, 잔해, 먼지 층 아래에 묻혀 얼어붙은 상태로 남아있다고 말한다.물은 지표면 아래 극저온권으로[3] 흡수되거나 (승화에 의해) 대기로 손실되고 결국 대기의 [49]스퍼터를 통해 우주로 방출될 수 있다.

대체 설명

원시 화성 바다의 존재는 과학자들 사이에서 여전히 논란이 되고 있다.화성 정찰 궤도선의 고해상도 영상 과학 실험(HiRISE)은 고대 해저의 장소에서 미세한 [59]퇴적물만 포함하고 있을 큰 바위를 발견했다.하지만,[60][61] 이 바위들은 지구에서 흔히 볼 수 있는 과정인 빙산에 의해 떨어졌을 수도 있다.고대 해안선으로서의 일부 특징에 대한 해석에 [62][63][64]의문이 제기되어 왔다.

2021년 9월에 발표된 다양한 물체의 암석에서 발견된 칼륨 동위원소를 비교한 연구는 화성의 표면 중력이 너무 낮아서 큰 [65]바다를 형성하기에 충분한 물을 유지할 수 없었다는 것을 시사한다.

지표면 협곡과 수로의 생성에 대한 대체 이론으로는 바람의 [66]침식,[9] 액체 이산화탄소, 액체 [57]메탄 등이 있다.

화성 해양 가설의 확인 또는 반박은 미래의 화성 임무에서 추가적인 관찰 증거를 기다리고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 외계 액체 물 – 지구 밖에서 자연적으로 발생하는 액체 물
  • 화성의 호수 – 화성의 호수 존재 개요
  • 화성에서의 생명 – 화성의 미생물 거주 가능성에 대한 과학적 평가
  • 화성의 물 – 화성의 과거와 현재의 물 연구

레퍼런스

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