화성 운석에서 물의 증거를 발견하다.

 

mage Credit: NASA

 

사진1> 화성으로부터 온 운석의 광택이 나는 얇은 부분을 촬영한 이 전자현미경 사진은 여러 터널들과 함께 구부러진 미세 터널들을 보여주고 있다.

 

화성 운석에서 물의 증거를 발견하다.

 

NASA 존슨우주센터와 제트추진연구소의 과학자로 구성된 연구팀이 화성의 운석에서 과거에 물의 활동을 말해주는 증거를 발견하면서 과학 커뮤니티 사이에서 화성의 생명체에 대한 논쟁을 부활시켰다.

1996년 존슨우주센터의 데이비드 맥케이(David McKay), 에버렛 깁슨(Everett Gibson), 케이시 토마스-케플타(Kathie Thomas-Keprta)가 이끄는
연구팀은 알란 힐스 84001(the Allan Hills 84001, ALH84001)유성에서 유기물의 흔적을 발견했다는 과학 보고서를 발행한 바 있다.

 

이번 새로운 연구에서, 깁슨과 그의 동료들은 야마토 000593(Yamato 000593, Y000593)으로 알려져 있는 13.7킬로그램의 화성 운석의 내부 깊숙한 부분의 구조에 초점을 맞추었다.

 

연구팀은 좀 더 큰 크기를 가진 야마토 운석의 내부에서 서로 다른 구조 및 구성요소의 특징을 새롭게 발견하였으며, 이는 수백만년 전 화성에 생물학적 과정이 진행됐을 가능성을 말해주고 있었다.

 

연구팀의 발견은 아스트로바이올로지 저널(the journal Astrobiology) 2월호에 개재되었다.
수석 저자는 제트추진 연구소의 로렌 화이트(Lauren White)이며, 공동저자는 존슨우주센터의 깁슨, 토마스-케플타, 사이몬 클레멧(Simon Clemet)과 맥케이이다. 알란 힐스 84001 운석의 연구를 이끌었던 맥케이는 1년전 사망하였다.

 

화이트의 설명은 다음과 같다.
"화성에서 탐사로봇들이 탐사를 계속하며 화성의 과거에 서광을 비추고 있음에 반해 지구에서의 연구는 오직 화성으로부터 온 샘플들인 이 화성 운석들에만 연구가 한정되어 있습니다.
지구에서 우리는 다양한 분석 기술을 활용하여 좀 더 깊이 있게 이 운석들을 조사하고 있으며 화성의 역사에 또한 서광을 비추고 있죠.

이 샘플들은 과거 화성에서 생명체의 서식 가능성에 대한 단서를 제공해주고 있습니다.
좀더 많은 화성 운성이 발견되었기 때문에, 일괄적으로 이러한 샘플들에 초점을 두어 지속된 연구는 고대 화성 고유의 속성들에 대해 보다 더 깊은 통찰을 제공해주게 될 것입니다.

더군다나 이 운석들에 대한 연구는 오늘날 화성을 탐사중인 로봇들의 자료와 비교될 수 있기 때문에 과거에 물을 가지고 있었을 것으로 보이는 이 행성의 수수께끼는 그 해답을 드러내게 될 것입니다."
 

분석결과는 이 운석이 13억년 전 화성의 용암에 의해 만들어졌다는 것을 밝혀주었다.
이 운석은 약 1200만년전 화성에 충돌사건이 일어났을 때 화성표면에서 튕겨져 나온 것이며 5만년 전 지구의 남극대륙에 떨어질 때까지 우주공간을 떠다녔다.

그리고 2000년, 남극 야마토 빙하에서 일본 남극 연구 탐험대에 의해 발견되었다.

 

이 운석은 나크라이트(nakhlite)로 분류되었는데 이는 화성 운석의 하위분류그룹이다.
화성 운석 물질들은 규산염 광물 속의 산소원자 분포와 내부에 포섭된 대기 가스에 의해 지구와 달의 운석 및 물질들과 구분된다.

 

연구팀은 화성으로부터 만들어진 점토와 연계된 두 개의 명확하게 구분되는 구조체를 발견하였다.

 

연구팀이 발견한 것은 터널과, 미세 터널이라는 구조로서 이는 야마토 000593을 관통하고 있는 가느다란 관이다.
이번에 관측된 미세 터널은 구부러지고 물결치는듯한 모습을 보여주고 있는데, 이는 지구의 현무암 물질들과 박테리아의 상호작용을 연구한 과학자들에 의해 이미 보고된 바 있는 지구의 현무암질 유리에서 관측되는 생명체에 의한 변형 구조와 일치하는 것이었다.
 

두번째 특징적인 구조체는 나노미터에서 마이크로미터 정도 크기에 해당하는 소구체들로서 이들은 바위 내부 층간에 끼어있었으며, 명확하게 구분되는 탄산염을 가지고 있었고 규산염층 아래에 위치하고 있었다.

 

 

Image Credit: NASA

 

사진 2> 이 전자현미경 사진은 내부층에 이딩사이트*를 품고 있는 구상풍화체를 보여주고 있다.
이 미네랄은 물의 활동에 의해 형성되는 것으로 화성으로부터 온 운석에서 발견되었다.

(* 이딩사이트(Iddingsite)는 점토 미네랄과 산화철, 제이철수화물로 구성되어 있는 감람석의 변질석이다.)

 

유사한 구체물질들이 1911년 이집트에 떨어진 나크라(Nakhla) 화산 운석에서도 발견된 바 있다.

 

야마토 000593 소구체의 구성성분 분석자료는 이들이 주변을 둘러싼 이딩사이트 층에 비해 특이하게도 많은 탄소를 가지고 있었음을 보여주고 있다.
놀라운 점은 지구에 추락한 후 5만년이 지난 후에야 발견된 야마토 000593의 이 두 개의 구조체들이, 지구에 추락하자마자 바로 수거된 나클라 운석에서 발견된 구조체와 유사하다는 점이다.

 

논문의 저자들은 이점에 주목하며 이 양대 구조체에 존재하는 풍부한 탄소가 생물활동이 아닌 다른 메커니즘에 의해서도 발생할 수 있는 가능성을 배재하지 못한다고 말했다.
그러나 생명활동의 결과로 해석되는 지구의 샘플들에서 발견되는 것과의 성분 및 구조적 유사성은, 화성 운석에서 발견된 구조체 역시 생명 활동의 결과로 발생했다는 흥미로운 가능성에 적용될 수 있다.

 

깁슨의 설명은 다음과 같다.
"화성 운석 야마토 000593에서 보이는 이 독특한 구조는 점토 광물 및 점토형태의 탄소질 물질로 보이는 수성변형체의 증거로서, 이는 과거 화성이 매우 활동적인 천체였음을 보여주는 증거가 됩니다.
화성은 현저하게 탄소를 함유하고 있었을 물을 보유하고 있었다는 사실이 밝혀지고 있습니다.
화성에서 탄소의 본성과 그 분포는 화성 탐사 프로그램에 있어 밝혀내야 할 주요 목표 중 하나입니다.
우리는 몇몇 화성 운석에서 이 운석이 원래부터 가지고 있었던 탄소를 발견했기 때문에, 지구의 실험실에서 연구할 수 있는 화성 운석 샘플이 가지는 중요성을 과장하여 말할 수 없습니다.
더군다나 야마토 000593에 포함된 탄소질 구조체의 작은 크기는 멀리 떨어진 화성에서 시도되고 있는 분석에 있어 주요 도전으로 나타나고 있습니다."
  

제트추진 연구소 화이트의 소감은 다음과 같다.
"물론 이것이 확실한 증거는 아닙니다. 우리는 아직 이 운석들이 오염되었을 가능성을 배제하지 못하고 있습니다.
그러나, 그럼에도 불구하고 이 구조체들은 매우 흥미롭고,  이 운석들에 대한 연구가 계속되어야 한다는 점을 알려주고 있습니다."

 

 

* 출처 : NASA Solar System Exploration 2014년 2월 27일 News Release
             http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=46612                   

 

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

 

원문>

NASA Scientists Find Evidence of Water in Meteorite

27 Feb 2014

 

(Source: NASA/JSC/JPL)

A team of scientists at NASA's Johnson Space Center in Houston and the Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., has found evidence of past water movement throughout a Martian meteorite, reviving debate in the scientific community over life on Mars.

In 1996, a group of scientists at Johnson led by David McKay, Everett Gibson and Kathie Thomas-Keprta published an article in Science announcing the discovery of biogenic evidence in the Allan Hills 84001(ALH84001) meteorite. In this new study, Gibson and his colleagues focused on structures deep within a 30-pound (13.7 kilogram) Martian meteorite known as Yamato 000593 (Y000593). The team reports that newly discovered different structures and compositional features within the larger Yamato meteorite suggest biological processes might have been at work on Mars hundreds of millions of years ago.

The team's findings have been published in the February issue of the journal Astrobiology. The lead author, Lauren White, is based at the Jet Propulsion Laboratory. Co-authors are Gibson, Thomas-Keprta, Simon Clemett and McKay, all based at Johnson. McKay, who led the team that studied the ALH84001 meteorite, died a year ago.

"While robotic missions to Mars continue to shed light on the planet's history, the only samples from Mars available for study on Earth are Martian meteorites," said White. on Earth, we can utilize multiple analytical techniques to take a more in-depth look into meteorites and shed light on the history of Mars. These samples offer clues to the past habitability of this planet. As more Martian meteorites are discovered, continued research focusing on these samples collectively will offer deeper insight into attributes which are indigenous to ancient Mars. Furthermore, as these meteorite studies are compared to present day robotic observations on Mars, the mysteries of the planet's seemingly wetter past will be revealed."

Analyses found that the rock was formed about 1.3 billion years ago from a lava flow on Mars. Around 12 million years ago, an impact occurred on Mars which ejected the meteorite from the surface of Mars. The meteorite traveled through space until it fell in Antarctica about 50,000 years ago.

The rock was found on the Yamato Glacier in Antarctica by the Japanese Antarctic Research Expedition in 2000. The meteorite was classified as a nakhlite, a subgroup of Martian meteorites. Martian meteoritic material is distinguished from other meteorites and materials from Earth and the moon by the composition of the oxygen atoms within the silicate minerals and trapped Martian atmospheric gases.

The team found two distinctive sets of features associated with Martian-derived clay. They found tunnel and micro-tunnel structures that thread their way throughout Yamato 000593. The observed micro-tunnels display curved, undulating shapes consistent with bio-alteration textures observed in terrestrial basaltic glasses, previously reported by researchers who study interactions of bacteria with basaltic materials on Earth.

The second set of features consists of nanometer- to-micrometer-sized spherules that are sandwiched between layers within the rock and are distinct from carbonate and the underlying silicate layer. Similar spherical features have been previously seen in the Martian meteorite Nakhla that fell in 1911 in Egypt. Composition measurements of the Y000593 spherules show that they are significantly enriched in carbon compared to the nearby surrounding iddingsite layers.

A striking observation is that these two sets of features in Y000593, recovered from Antarctica after about 50,000 years residence time, are similar to features found in Nakhla, an observed fall collected shortly after landing.

The authors note that they cannot exclude the possibility that the carbon-rich regions in both sets of features may be the product of abiotic mechanisms: however, textural and compositional similarities to features in terrestrial samples, which have been interpreted as biogenic, imply the intriguing possibility that the Martian features were formed by biotic activity.

"The unique features displayed within the Martian meteorite Yamato 000593 are evidence of aqueous alterations as seen in the clay minerals and the presence of carbonaceous matter associated with the clay phases which show that Mars has been a very active body in its past," said Gibson. "The planet is revealing the presence of an active water reservoir that may also have a significant carbon component.

"The nature and distribution of Martian carbon is one of the major goals of the Mars Exploration Program. Since we have found indigenous carbon in several Mars meteorites, we cannot overstate the importance of having Martian samples available to study in earth-based laboratories. Furthermore, the small sizes of the carbonaceous features within the Yamato 000593 meteorite present major challenges to any analyses attempted by remote techniques on Mars," Gibson added.

"This is no smoking gun," said JPL's White. "We can never eliminate the possibility of contamination in any meteorite. But these features are nonetheless interesting and show that further studies of these meteorites should continue."

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Guy Webster 818-354-6278
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
guy.webster@jpl.nasa.gov
2014-065