화성 운석이 행성 형성 이론을 뒤집다!

 

오래된 운석에 대한 새로운 연구는 지구와 화성과 같은 암석 행성이 형성될 때, 수소, 탄소, 산소, 질소 등과 같은 휘발성 요소를 획득하는 방법에 대한 현재의 생각과 모순됩니다. 행성 형성에 대한 기본적인 기존의 가정은 행성이 먼저 젊은 별 주위의 성운에서 이러한 휘발성 물질을 수집한다는 것입니다.

이 시점에서 행성은 녹은 암석 덩어리이기 때문에 이러한 요소는 처음에는 마그마 바다로 용해된 다음, 다시 대기 중으로 탈기됩니다. 나중에, 젊은 행성에 충돌하는 콘드라이트 운석은 휘발성 물질을 전달합니다.

따라서 과학자들은 행성 내부의 휘발성 요소가 태양 성운의 구성 또는 태양과 운석의 휘발성 물질의 혼합물을 반영해야 하는 반면, 대기의 휘발성 물질은 대부분 운석에서 나올 것이라고 예상합니다. 이 두 가지 (태양열 vs. 콘드라이트)는 희가스, 특히 크립톤의 동위원소 비율로 구별할 수 있습니다.

화성은 상대적으로 빠르게 형성되기 때문에 특별한 관심을 받는데요. 태양계가 탄생한 이후 약 400만 년 만에 굳어지는 반면, 지구는 5000만년에서 1억년 사이에 형성되었습니다. 우리는 태양계의 처음 수백만 년 동안의 불안정한 전달의 역사를 재구성할 수 있습니다.

화성 내부에서 본 운석

지구에 떨어지는 일부 운석은 화성에서 왔다고 볼 수 있습니다. 대부분은 화성 대기에 노출된 표면 암석에서 유래합니다. 1815년 프랑스 북동부에서 지구에 떨어진 Chassigny 운석은 행성의 내부를 대표하는 것으로 희귀하고 이례적인 운석입니다.

연구원들은 UC Davis Noble Gas Laboratory에서 설정한 새로운 방법을 사용하여 운석 샘플에서 극미량의 크립톤 동위원소를 극도로 주의 깊게 측정함으로써 암석에 있는 원소의 기원을 추론할 수 있었습니다. 크립톤 동위원소는 풍부하지 않기 때문에 측정하기가 어렵다고 합니다.

놀랍게도, 운석의 크립톤 동위원소는 태양 성운이 아니라 콘드라이트 운석의 동위원소와 일치합니다. 이는 운석이 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 일찍이 행성에 휘발성 요소를 전달하고 성운이 있는 상태에서 기존의 생각을 뒤집었다는 것을 의미합니다. 크립톤의 화성 내부 구성은 거의 순전히 연골 구조이지만 대기는 태양이라고 합니다.

 

그 결과, 화성의 대기가 맨틀로부터의 가스 방출에 의해서만 형성될 수 없다는 것을 보여줍니다. 행성은 내부 콘드라이트 가스와 대기의 태양 가스 사이의 실질적인 혼합을 방지하기 위해 마그마 바다가 냉각된 후 태양 성운에서 대기를 획득해야 합니다.

새로운 결과는 화성의 성장이 태양의 복사에 의해 태양 성운이 소멸되기 전에 완료되었음을 시사하는데요. 그러나 방사선 조사는 화성의 성운 대기를 날려버렸어야 하는데, 이는 대기의 크립톤이 어떻게든 보존되어 지하나 극지방의 만년설에 갇혔을 가능성이 있음을 이야기해주고 있습니다.

하지만, 화성은 생성 직후에 차가웠어야 했다는 주장이 있는데요. 이 연구는 화성 내부의 콘드라이트 가스를 분명히 지적하지만, 화성 초기 대기의 기원과 구성에 대한 흥미로운 질문을 제기하기도 한답니다.