화성의 빙하 아래 호수

염분이 많은 빙하 호수는 레이더 측정 결과 화성 남쪽 ^[1][2][3]만년설의 울티미 스코풀리에 있는 남극층 퇴적물(SPLD) 아래에 존재하는 것으로 이론적으로 추측된다.화성의 극지방 만년설의 기초 융해로 인한 빙하호수 개념은 1980년대에 ^[4][5][6]처음 가설화 되었다.액체 상태의 물이 SPLD보다 낮게 유지되기 위해서는 과염소산염이 물에 용해되어 어는 ^[1][2]온도를 낮출 것을 제안하지만 식염수 얼음이나 수성 미네랄과 같은 다른 설명이 제공되어 왔다.액체 상태의 물이 남쪽 만년설 아래에 존재할 수 있는 충분히 따뜻한 조건을 설명하는 문제에는 지표면에서 나오는 낮은 양의 지열과 ^[7]얼음에서 나오는 과도한 압력이 포함된다.그 결과, 밝은 반사체의 레이더 탐지가 식염수^[8] 얼음과 같은 다른 물질이나 ^[8][9]점토와 같은 광물 퇴적물에 의해 발생했는지는 논란의 여지가 있다.소금 농도가 바다의 20배인 호수가 ^[10]생명체에 대한 도전을 제기하는 반면, 화성의 잠재적 빙하 호수는 800미터 아래의 ^{[11][12][13][14][15]}남극의 위란 호수처럼 지구의 깊은 빙하 호수에서 미생물 생태계가 발견되었기 때문에 우주 생물학의 큰 관심사이다.

특징들

2018년의 연구는 유럽우주국의 화성익스프레스 우주선에 탑재된 화성지하전리층음향탐지장치(MARSIS)의 데이터를 사용하여 SPLD의 밑부분 193°E, 81°S에 중심을 둔 20km 폭의 잠재적 빙하호 레이더 관측 결과를 최초로 보고했다.연구팀은 SPLD의 ^[16]밑바닥에서 1.5km 아래의 얼음이나 바위가 반사하는 것보다 더 강한 레이더 반향을 발견했다.그들은 밝은 레이더 반사를 액체 ^[3]물과 일관되게 높은 유전율(전장에 반응하여 편광되어 에너지를 저장하는 물질의 능력)을 나타내기 위해 해석했다.이 연구는 또한 이 세 곳에 ^[2][18]호수 대신 습윤 퇴적물이 있을 가능성을 제시하지만, 원래의 호수 옆에 있는 km 폭의 추가 빙하 호수 세 개도 더 상세한 ^[10][17]연구에서 제안되었다.

화성 정찰궤도선의 SHAllow RADAR(SharAD)는 더 높은 주파수로 작동하지만, 아빙하 호수는 탐지 가능해야 하지만 밝은 레이더 반사체는 없다.^[19]그러나 SPLD ^[20]영역에서 레이더 기능의 광범위한 발생이 발견됨에 따라 두 기기 간의 확증이 ^[21]가능해질 수 있다.

물리적인 한계

지열 가열 및 과염소산염

레이더 증거는 SPLD의 층이 레이더 반사에 미치는 산란 효과 때문에 이해하기 어려울 수 있다(다른^[22] 선원과 함께 원본 출판물에^[1] 회신한 Hecht 등의 전자 서신에 따르면).그 결과 과염소산염과 향상된 국소 지열 플럭스의 조합으로 SPLD의 기초 동결 온도가 어떻게 낮아질 수 있는지를 설명하는 데 추가 작업이 집중되었다.피닉스호가 ^[23]화성 북부 평원에서 과염소산염을 발견한 이후 과염소산염은 화성 ^[24]북부 만년설의 밑부분에 1~3m 깊이의 염수가 존재할 수 있을 것으로 예측됐다.과염소산염은 현재 화성에 널리^[25] 퍼져 있는 것으로 여겨지는 소금으로 물의 어는 점을 낮추는 것으로 알려져 있다.빙하 아래 호수 가설을 뒷받침하는 연구는 SPLD의 기초에 있는 마그네슘과 과염소산칼슘이 물의 어는 점을 204와 198K의 낮은 온도로 낮추어 소금기 있는 액체 ^[1][2]물의 존재를 가능하게 할 것이라고 제안했다.하지만, 과염소산염을 고려하더라도, 컴퓨터 시뮬레이션은 온도가 남쪽 만년설의 바닥에 액체 상태의 물이 존재하기에는 여전히 너무 낮을 것으로 예측한다.이는 녹는점을 0.3~0.5K 정도 낮추는 소량의 압력 용융(화성의 중력은 지구의 1/3 정도)과 14~30mW/^[7]m로² 추정되는 낮은 지열 유속 때문입니다.72mW/m² 이상의 지열 유속이 빙하 호수를 지지하기 때문에 열 유속이 국소적으로 개선되어야 하며, 아마도 지질학적으로 최근(수십만년 전) 지표면 ^[7]마그마티즘에서 비롯되었을 것이다.마찬가지로 지표면 지형과 얼음 두께에 기초한 또 다른 연구에서는 레이더 검출이 수문학적 잠재력에 기초한 빙하 아래 호수에 대한 위치 예측과 일치하지 않는 것으로 밝혀졌으며, 그 결과, 그들은 이 검출이 ^[26]호수가 아닌 기초 용융의 국지적 패치 때문이라고 제안했다.

SPLD에서는 마그네슘과 과염소산칼슘 용액을 150K까지^[2][27] 과냉각할 수 있고 남극의 표면온도가 약 ^[1][2]160K이기 때문에 액체 브라인수가 타당하다고 제안되었다.또한 SPLD의 ^[2]미결정 지열 플럭스와 열 특성에 따라 얼음 깊이의 온도가 빠른 속도로 상승할 것으로 예상된다.그러나 한 연구에 따르면 밝은 레이더 반사체는 이전에 식별된 아빙하 ^[20]호수 지역에 국한되지 않고 SPLD 전체에 널리 퍼져 있는 것으로 나타났다.밝은 레이더 검출은 SPLD의 다양한 조건(예: 다른 온도, 얼음 두께)을 포함하므로, 모든 밝은 레이더 반사체가 액체 상태의 ^[20]물을 나타내는 데 어려움이 있다.

표면 특징

아빙하 호수의 타당성을 결정하기 위한 추가 접근법에는 그러한 ^[28]호수에 의해 유도되는 표면 특징을 찾는 연구가 포함되었다.지구에서는 남극의 ^[29]파인 아일랜드 빙하처럼 빙하 아래 호수에 의해 생기는 표면 특징의 예로는 균열이나 산등성이가 있다.화성에 대한 연구는 CO와 바람과 관련된 과정과 일치하는₂ 표면 특징을 발견했을 뿐이고 추정 빙하 호수에 해당하는 표면 특성은 발견되지 않았지만, 표면 특징의 부족 또한 빙하 ^[30]호수의 가능성을 배제하지 않는다.SPLD의 표면은 적어도 수천 년, 어쩌면 수백만 년 정도 될 것으로 예상되지만, 추정 빙하 호수가 ^[28]표면 특징을 언제 수정했는지는 제한하기 어렵기 때문이다.

대립 가설

SPLD의 기초에 있는 빙하수에 대한 가설과는 대조적으로, 다른 제안으로는 식염수 얼음,^{[8] [8][9]}점토와 같은 전도성 광물 퇴적물, 화성 ^[31]물질이 있다.MARSIS와 같은 도구를 사용하여 이러한 대체 가설이 화성 같은 조건에서 어떻게 유지되는지 해결하기 위한 향후 연구가 필요하다.

식염수 얼음

초기 연구에서는 유전율 ^[1]값을 계산할 때 무시할 수 있는 전도율을 가정했지만 전도율을 고려함으로써 액체 물이 아닌 전도성 재료도 ^[21]고려할 수 있다.만년설의 밑부분의 밝은 레이더 반사가 유전체 유전율의 ^[1]큰 대비에 의한 것이라는 가정 대신,^[8] 다른 연구는 밝은 반사가 재료의 전기 전도율의 큰 대비에 의한 것이라고 제안했다.남극의 ^[32]테일러 빙하 아래에서 지구에서 관찰된 식염수 얼음은 화성 온도에서 식염수 얼음의 전기 전도율은 ^[8]알려지지 않았지만 밝은 기저 반사의 한 가지 잠재적 원천이다.

수성 광물

광물학적 설명은 후속 연구에서 특히 자로사이트(황산염)^[8]와 스멕타이트(점토 광물)^[33]와 같은 특정 수성 광물에서 가장 선호됩니다.스멕타이트는 밝은 반사를 설명할 수 있을 만큼 높은 유전 유전율을 가지고 있으며(화성의 예상 조건보다 230 K 높은 실험실 온도에서), SPLD의 ^[9]가장자리에 존재합니다.궁극적으로, 연구는 이러한 새로운 가설을 제시하지만, 그들은 밝은 레이더의 ^[8][9][20]귀환원으로서 액체 상태의 물이 존재할 가능성을 완전히 거부하지는 않는다.

화성 물질

또 다른 연구는 기초 ^[31]물질을 덮고 있는 1.4 킬로미터 두께의 얼음 껍데기가 있다면 화성의 다른 지역에서도 비슷한 밝은 기초 반사체를 일으킬 수 있는 것을 찾기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 적용했다.그들은 화성 표면의 0.3~2%가 비슷한 신호를 만들 수 있으며, 대부분은 화산 지역에 ^[31]속한다는 것을 알아냈다.화성 물질의 유전율은 더 많은 연구가 필요하지만, 그들은 고밀도 화성 함량이 관찰된 밝은 레이더 ^[31]반사체를 야기할 수 있다는 것을 지적했다.

지상파 아날로그 사이트 및 거주 가능성

추정 빙하 호수는 ^[34]생명을 유지할 수 있는 가능성에 관심이 있다.만약 물리적인 조건이 화성에 있는 빙하 액체 상태의 물이 존재할 수 있게 해준다면,^[35] 이것은 화성의 다른 지표면 생물권까지 확장될 수 있다.지구에서, 아빙하^[15][37] 호수는 북극과^[36] 남극의 얼음 수백 미터 아래에 존재하며 화성의 잠재적인 아빙하 호수와 ^[36]유로파 같은 달의 얼음 껍질 아래에 있는 액체 해양 모두에 행성 유사체 역할을 한다.지구의 빙하 호수에서 생명체를 연구하기 위해 얼음 코어 시추는 물에 도달하기 위해 사용되지만, 오염은 보스토크 호수와 엘스워스 ^[15]호수의 물을 샘플링하려는 시도를 손상시킨 것으로 일반적으로 여겨집니다.하지만, 보스토크 ^[38]호수의 강착 얼음에서 미생물이 채취되었습니다.또한, Willans 호수는 800m 이하의 얼음에서 4,000종 이상의 화학자율영양 미생물이 ^{[11][13][14][15]}확인되었던 성공적인 표본 추출 시도였다.비슷한 미생물이 화성의 소금기 있는 빙하 호수에서 생존할 수 있을지는 아직 알려지지 않았지만, 액체 상태의 물이 존재한다면, 그것은 비활성 미생물을 ^[22][34][39]보존할 수 있을 것이다.

레퍼런스