NASA의 화성궤도 탐사선들이 물의 가능성이 있는 단서를 목격하다.

 

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/UA/JHU-APL

 

사진 1> 이 사진은 계절적으로 변화하는 검은 흐름을 보여주고 있는 화성의 경사면과  동일 지역에 대해 광물분포를 알려주는 분광분석 관측자료를 기반으로 색체를 입힌 데이터를 합성한 것이다.

 

NASA의 화성궤도 탐사선들이 물의 가능성이 있는 단서를 목격하다.

 

화성 궤도를 공전중인 NASA의 우주선이 계절적 변화를 보여주는 구조물로 이해되어 액체의 물일 가능성을 강력하게 암시하고 있는 단서를 보내왔다.

이 액체상태의 물은 아마 지금 실재 존재하는 것일지도 모른다.

이 구조물은 어두운 빛을 띤 손가락 모양의 자국으로 화성의 기온이 상승했을 때 경사면을 따라 흘러내렸다.

이번 새로운 단서는 동일 경사면에 분포하는 철 광물의 계절적 변동에 대응되고 있으며 지표의 온도변화 및 활성지역의 또다른 특색들에 대한 조사내역을 포함하고 있다.
이러한 단서들은 황산철과 같은 철 광물이 섞인 부동액 특성의 소금물이 계절에 따른 흐름을 보인다는 가설을 지지하고 있지만, 아직은 또다른 방식의 설명도 가능한 상태이다.

 

연구원들은 이 검은 일련의 흐름들을 "경사면에 반복적으로 나타나는 지선들(recurring slope lineae, 이하 RSL)"이라 부르고 있다.
결과적으로 RSL은 화성 과학자들의 모임에서 가장 논쟁적인 약어 중 하나가 되었다.

조지아 기술연구소의 대학원생이며 이 일련의 흐름에 대한 두 개 신규 논문의 수석저자인 Lujendra Ojha의 의견은 다음과 같다.
"우리는 아직 RSL이 물로 인해 만들어졌는지에 대한 확실한 증거를 갖고 있지 않습니다만, 이러한 과정이 물없이 어떻게 발생했는지에 대해서도 확신하는 바가 없습니다."
 
그가 원래 이 지역을 발견한 것은 3년전 아리조나 대학 학부생이었을 당시, NASA MRO 위성에 탑재된 HiRISE에 의해 촬영된 사진을 통해서였다.

Ojha 와 조지아 기술연구소의 조교수인 James Wray는 보다 최근에 MRO 위성의 CRISM(Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) 장비에 의해 촬영된 사진들을 통해 13개의 확정적인 RSL을 발견하였다.

 

이들은 RSL이 생겨날때 남겨놓았을 광물들을 이 구조물들의 본성을 이해하기 위한 방법으로서 탐사하였다. :

과연 물이 관련된 것일까? 아닐까?
이들은 물 또는 소금과 관련될 만한 일체의 분광신호를 발견하지는 못했다.
그러나 대부분의 지역에서 철과 철을 함유한 광물의 분광신호가 뚜렷하게 지속적으로 존재한다는 것을 발견했다.
이들 철을 함유하고 있는 광물들은 RSL이 존재하지 않는 경사면에 비교하여 훨씬 풍부하게 존재고 있었다.

 

이번 논문은 the journal Geophysical Research Letters에 개재되었다.

Ojha의 설명은 다음과 같다.
"RSL과 같이, 분광신호의 강도는 계절에 따라 다양한 모습을 보였습니다.
이 신호는 기온이 올라갈수록 강해졌고, 기온이 내려갈수록 현저하게 낮아졌죠."

 

이러한 변화를 설명할 수 있는 한가지 가설은 표면으로부터 미세한 먼지들이 제거되는 현상과 같은 입자들의 배열에 대한 것으로서 이러한 현상은 습지이든 건지이든 발생가능한 것이다.

 

두번째 가설은 광물 성분에서 산화가 증가하거나, 또는 수분에 의해 전반적으로 어두운 색을 띠게 되는 것에 대한 것이다.

비록 일체의 수분도 직접적으로 검출되지 않았지만 이 두 과정은 모두 물의 존재를 지목하고 있다.

분광분석 자료는 물의 존재를 놓칠 가능성이 있는데, 왜냐하면 이 어두운 일련의 흐름들은 CRISM이 읽어낸 각 지표의 폭보다 훨씬 얇게 존재하기 때문이다.

또한 MRO위성이 항상 이곳을 관측했던 때는 오후에만 한정되어 있는데 이에 따라 아침에 나타난 수분을 놓칠 수도 있다는 것이다.

이 구조물들에 대한 선구적인 가설은, 순수한 물이 어는 점까지 온도가 떨어진 소금에 의해 머금어진 수분이 지표근처에서 흐르면서 이러한 구조물을 만든 것으로 보고 있다.

 

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

 

사진2> 이 사진은 화성 팔리키르 크레이터(Palikir Crater)에 노출된 기반암으로부터 계절적인 변화를 보이며 나오는 흐름을 NASA MRO 위성에 장착된 HiRISE로 촬영한 것이다.

 

NASA 제트 추진 연구소의 MRO 프로젝트 과학자인 리차드 주렉(Richard Zurek)의 견해는 다음과 같다.  
"오늘 화성에서 물의 흐름을 발견한다는 것은 그 물이 심지어 염수라 하더라도,  오늘날 화성 기후의 변화양상에 대한 우리의 이해와 지표 근처에서 생명의 서식처가 될만한 곳을 말해주고 있다는 점에서 커다란 충격을 주는 중요한 발견이라 할 수 있습니다."
 
조지아 기술연구소의 과학자들과 아리조나 대학,  미국 지질조사국, 폴란드 과학 아카데미의 동료 연구원들은 화성에 존재하는 이 흐름의 패턴과 계절적인 변화양상을 알아내기 위해 MRO와 마스 오딧세이 궤도 탐사선을 이용하였으며 논문을 통해 발표된 관련 연구들이 다음달 이카루스 지에 게재될 것이다.

 

이들의 연구 결과는 RSL이 나타난 지역이 갖고 있는 위도와 온도를 갖춘 경사면 상의 상당수 지역들이 그 어떤 RSL의 흔적을 보여주지 않고 있음을 말해주고 있다.

연구팀은 RSL 형성을 위한 이상적인 지역들을 찾아왔는데, 이는 바위 절벽이 들어찬 남반구 중위도 근처 지역들로서 모두 200 곳을 검사하였지만 RSL의 흔적은 거의 존재하지 않았다.

 

Ojha의 설명은 다음과 같다.
"총 200개 지역 중 13곳에서만 RSL이 확정되었습니다.
RSL이 발생하는 곳이 고작 몇 군데에 지나지 않는다는 사실은  RSL이 형성되는데 있어서 결정적인 역할을 수행할 것으로 보이는 물이나 소금의 존재가능성과 같은, 아직은 알려지지 않은 추가적인 요소가 있다는 것을 말해주는 것입니다."

 

연구원들은 새로운 관측 자료를 이전의 자료들과 비교하였으며 이로부터 RSL이 훨씬 풍부하게 존재하는 시기가 있다는 것을 밝혀냈다.

Wray의 소감은 다음과 같다.
"NASA는 이 붉은 행성을 탐사하는데 있어 '물을 따라가는 것'을 좋아하죠. 

그래서 우리는 이보다 앞서 언제, 어디서, 물이 나타나는지를 알고 싶은 것이랍니다. 
RSL은 오늘날 화성의 접근가능한 물에 대한 우리의 희망을 다시 북돋우고 있습니다.
그러나 습기가득한 조건을 미리 예측하는 것은 여전히 도전과제로 남아 있죠."

 

 

* 출처 : NASA Solar System Exploration 2014년 2월 10일 News Release
            http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=46451    

 

참고 : 화성의 다양한 지형 등 화성에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346937

 

원문>

NASA Mars Orbiters See Clues to Possible Water Flows

10 Feb 2014

 

(Source: NASA/JPL/GIT)

NASA spacecraft orbiting Mars have returned clues for understanding seasonal features that are the strongest indication of possible liquid water that may exist today on the Red Planet.

The features are dark, finger-like markings that advance down some Martian slopes when temperatures rise. The new clues include corresponding seasonal changes in iron minerals on the same slopes and a survey of ground temperatures and other traits at active sites. These support a suggestion that brines with an iron-mineral antifreeze, such as ferric sulfate, may flow seasonally, though there are still other possible explanations.

Researchers call these dark flows "recurring slope lineae." As a result, RSL has become one of the hottest acronyms at meetings of Mars scientists.

"We still don't have a smoking gun for existence of water in RSL, although we're not sure how this process would take place without water," said Lujendra Ojha, a graduate student at the Georgia Institute of Technology, Atlanta, and lead author of two new reports about these flows. He originally discovered them while an undergraduate at the University of Arizona, Tucson, three years ago, in images from the High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) camera on NASA's Mars Reconnaissance Orbiter.

Ojha and Georgia Tech assistant professor James Wray more recently looked at 13 confirmed RSL sites using images from the same orbiter's Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) instrument. They searched for minerals that RSL might leave in their wake as a way of understanding the nature of these features: water-related or not?

 

They didn't find any spectral signature tied to water or salts. But they did find distinct and consistent spectral signatures of ferric and ferrous minerals at most of the sites. These iron-bearing minerals were more abundant or featured distinct grain sizes in RSL-related materials as compared to non-RSL slopes. These results are in a paper published in the journal Geophysical Research Letters.

Ojha said, "Just like the RSL themselves, the strength of the spectral signatures varies according to the seasons. They're stronger when it's warmer and less significant when it's colder."

One possible explanation for these changes is a sorting of grain sizes, such as removal of fine dust from the surface, which could result from either a wet process or dry one. Two other possible explanations are an increase in the more-oxidized (ferric) component of the minerals, or an overall darkening due to moisture. Either of these would point to water, even though no water was directly detected. The spectral observations might miss the presence of water, because the dark flows are much narrower than the area of ground sampled with each CRISM reading. Also, the orbital observations have been made only in afternoons and could miss morning moisture.

The leading hypothesis for these features is the flow of near-surface water, kept liquid by salts depressing the freezing point of pure water. "The flow of water, even briny water, anywhere on Mars today would be a major discovery, impacting our understanding of present climate change on Mars and possibly indicating potential habitats for life near the surface on modern Mars," said Mars Reconnaissance Orbiter Project Scientist Richard Zurek, of NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.

In related research, reported in a paper to be published by the journal Icarus next month, the Georgia Tech scientists and colleagues at the University of Arizona; U.S. Geological Survey, Flagstaff, Ariz.; and Polish Academy of Sciences, Warsaw, used the Mars Reconnaissance Orbiter and NASA's Mars Odyssey orbiter to look for patterns in where and when the dark seasonal flows exist on Mars. Their results indicate that many sites with slopes, latitudes and temperatures matching known RSL sites do not have any evident RSL.

They hunted for areas that were ideal locations for RSL formation: areas near the southern mid-latitudes on rocky cliffs. They found 200, but barely any of them had RSL. only 13 of the 200 locations had confirmed RSL," said Ojha. "The fact that RSL occur in a few sites and not others indicates additional unknown factors such as availability of water or salts may play a crucial role in RSL formation."

They compared new observations with images from previous years, revealing that RSL are much more abundant some years than others.

"NASA likes to 'follow the water' in exploring the Red Planet, so we'd like to know in advance when and where it will appear," Wray said. "RSL have rekindled our hope of accessing modern water, but forecasting wet conditions remains a challenge."

JPL, a division of the California Institute of Technology, manages the Mars Reconnaissance Orbiter and Mars Odyssey projects for NASA's Science Mission Directorate, Washington. Lockheed Martin Space Systems in Denver built both orbiters. The University of Arizona operates the HiRISE camera, which was built by Ball Aerospace & Technologies Corp. of Boulder, Colo. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md., provided and operates CRISM.

For more about NASA's Mars exploration missions, see http://www.nasa.gov/mars and http://mars.jpl.nasa.gov. The new research reports about recurring slope lineae are available at http://wray.eas.gatech.edu/Ojha_etal2013-acceptedGRL.pdf and http://wray.eas.gatech.edu/Ojha_etal2014-acceptedIcarus.pdf.

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Guy Webster 818-354-6278
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
guy.webster@jpl.nasa.gov

Jason Maderer 404-385-2966
Georgia Institute of Technology, Atlanta
jason.maderer@comm.gatech.edu