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화성의 남쪽 맨틀은 북쪽보다 200~400°C 더 따뜻할 수 있다, 중력이 보여준 행성 내부의 비대칭
화성의 남부 고지 아래 맨틀은 북부 저지대 아래보다 약 200~400°C 더 따뜻할 수 있다는 분석이 나왔습니다. 연구진은 화성 궤도선 세 대를 16년 동안 추적한 자료에서 계절에 따라 달라지는 미세한 중력 신호를 찾아 행성 내부의 남북 비대칭을 추정했습니다.
화성 땅속에 온도계를 넣어 직접 잰 결과는 아닙니다. 중력 변화와 암석의 단단함을 연결한 조석 단층촬영 모델이며, 온도 차이의 정확한 크기와 원인이 거대 충돌·맨틀 대류·두꺼운 지각의 단열 가운데 무엇인지는 아직 확정되지 않았습니다.
보이지 않는 화성 내부를 어떻게 읽었나
화성은 태양 주위를 약 687일에 한 번 돌며 궤도가 약간 찌그러져 있습니다. 태양의 중력은 계절에 따라 화성을 조금씩 변형시키고, 그 반응은 행성 내부가 얼마나 단단하고 균일한지에 따라 달라집니다. 연구진은 이 작은 변화를 이용해 내부의 가로 방향 차이를 복원하는 방법을 조석 단층촬영이라고 불렀습니다.
어떤 자료를 얼마나 오래 썼나
연구진은 Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter의 무선 추적자료를 합쳤습니다. 지구의 심우주통신망이 측정한 궤도선 속도의 미세한 변화를 이용했고, 전체 관측기간은 16년입니다. 대기 질량 이동이 만드는 중력 효과도 모형에서 따로 계산했습니다.
200~400°C는 무엇과 무엇의 차이인가
이 수치는 화성 표면 온도가 아니라 깊이 약 50~1560km의 맨틀을 대표하는 남북 온도 차이 추정치입니다. 관측된 중력 신호는 맨틀의 유효 전단탄성률, 즉 비틀림에 버티는 성질이 위치에 따라 20% 넘게 달라야 설명됐습니다. 연구진은 화성의 긴 계절 주기에서는 암석의 단단함이 온도에 매우 민감해져 200~400°C 차이로 주된 신호를 설명할 수 있다고 계산했습니다.
왜 남쪽이 더 따뜻할 수 있나
화성 남반구는 높고 오래된 고지대이며 북반구는 낮고 평평한 땅이 많습니다. 남쪽의 더 두꺼운 지각이 담요처럼 열을 가뒀거나, 한쪽으로 치우친 맨틀 대류가 오래 남았을 수 있습니다. 아주 오래전 거대 충돌이 남북 차이를 만들었다는 설명도 있지만 이번 자료만으로 셋 가운데 하나를 고를 수는 없습니다.
이 결과가 무엇을 바꾸고 다음에는 무엇을 보나
화성의 겉모습뿐 아니라 내부도 남북으로 다를 수 있다는 점은 고지와 저지, 오래된 물 환경, 지각 자화의 역사를 함께 설명할 단서가 됩니다. 다만 현재 화산 분화가 임박했다거나 생명체가 있다는 증거는 아닙니다. 전용 중력탐사 임무와 더 많은 지진 자료, 서로 다른 지역의 암석 성분을 확보하면 온도와 철 함량의 영향을 더 정확히 나눌 수 있습니다.