지진이 들려준 비밀…화성 지각·맨틀·핵 내부구조 첫 확인

미국 항공우주국 나사(NASA)의 화성 탐사선 인사이트가 수집한 지진파 데이터를 통해 밝혀진 화성 내부구조도. /사진=프랑스국립과학연구센터(CNRS), David Ducros

국제협력을 통한 과학연구로 화성의 내부 구조가 밝혀졌다. 이론적 추론의 영역이던 화성의 내부구조를 측정의 영역으로 바꾼 과학적 진전으로 평가된다.

미국 항공우주국 나사(NASA)는 22일(현지시각) 독일 쾰른대, 스위스 취리히연방공대 등 다국적 연구자들과 구성한 공동연구팀이 화성의 내부구조를 밝혀내는데 성공했다고 밝혔다. 2018년 화성에 착륙한 나사의 탐사선 인사이트가 수집한 지진 데이터가 큰 역할을 했다. 이번 연구결과는 국제학술지 '사이언스'를 통해 발표됐다.


연구팀은 화성 내부구조 탐색을 위해 화성의 지진 데이터를 수집했다. 지진파는 물체의 밀도와 특성에 따라 속도와 모양이 달라진다. 인사이트의 지진계(SEIS)는 2019년 초부터 총 733개의 지진을 감지했고, 연구팀은 이중 35개(규모 3.0~4.0 사이)의 지진파를 분석해 화성의 내부구조를 파악했다.

2019년 7월 25일 인사이트 지진계가 감지한 지진파. /자료=나사 제트추진연구소

화성은 여러 개의 판 조각으로 쪼개져있는 지구와 달리 하나의 거대한 판과 같은 구조로 이뤄져 있어 지진이 자주 발생하지는 않지만, 지각의 온도가 식으면서 나타나는 균열 등으로 지진이 일어난다.

분석 결과 화성의 지각은 하위 층 구성에 따라 평균 24~72km의 두께를 갖고 있는 것으로 조사됐다. 지구 지각 두께(15~20km)에 비해 두꺼운 것으로 나타났다. 맨틀의 반경은 1560km에 이르고, 가장 중심에 있는 핵의 반경은 1830km로 추정했다.


과학자들은 그동안 화성 핵을 반경 1400km 크기로 추측해왔다. 연구자들은 철, 니켈 등으로 구성된 핵의 밀도가 이전에 알려진 것보다는 낮고 황, 산소, 탄소, 수소 같이 가벼원 원소가 예상보다 더 많이 포함돼있을 것으로 분석했다.

논문의 주 저자인 시몬 슈틸러 취리히연방공대 박사는 "과학자들이 지구의 핵을 측정하는 데는 수백년, 달의 핵을 측정하는데는 40년이 걸렸으나 인사이트가 화성의 핵을 측정하는 데 단 2년이 걸렸다"며 이번 연구의 중요성을 강조했다.

나사는 화성 내부구조에 대한 정확성을 높이기 위해 화성의 지진 데이터를 지속적으로 수집할 계획이라고 밝혔다.

인사이트에 탑재된 지진계(SEIS). /사진=나사