화성관측위성 메이븐 분석결과, 37억 년 전까지도 존재...기존 이론보다 2년이나 더 존재 확인

지구와 가장 가까운 태양계 형제 행성으로 불리는 화성의 행성자기장이 과학자들이 이전에 알고 있는 것보다 훨씬 일찍, 심지어 지구보다 더 먼저 형성됐을 수 있다는 연구결과가 나왔다.

캐나다 브리티시 컬럼비아대 지구해양대기과학과, 미국 투손 행성과학연구소, 미네소타대 지구환경과학과, 세인트루이스 워싱턴대 우주과학센터, 프랑스 낭트대 행성·지구역학연구소 공동연구팀은 화성 궤도 탐사선 ‘메이븐’의 데이터를 바탕으로 화성 행성자기장이 45억년 전에 형성됐으며 37억년 전후로 사라졌다고 3일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 2일자에 실렸다.

지구 자기장은 지구 내부 핵의 움직임으로 만들어지는 자기장으로 태양이나 우주에서 날아오는 수많은 강력한 전자기파와 방사선을 막아주는 역할을 하고 있다. 태양계에서 지구처럼 행성 자기장을 갖고 있는 것은 수성, 지구, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이며 화성과 금성은 없는 것으로 알려져 있다. 금성은 내부 핵의 움직임이 느려 자기장 자체가 형성되지 않고 있으며 화성은 내부에 자기장을 형성할만한 물질이 있고 이전에는 자기장을 갖고 있었지만 어떤 이유로 갑자기 자기장이 사라진 것으로 파악되고 있다.

지구처럼 자기장을 가지기 위해서는 내부에서 자성을 가진 물질이 회전이나 대류로 전류를 발생시켜야 한다. 지구는 맨틀 밑 핵이 유도전류를 형성해 자기장을 형성하고 있다. 이처럼 행성이나 별의 자기장 형성을 설명하는 것이 ‘다이나모 이론’이다.이번 연구에 활용된 데이터를 전송한 메이븐은 미국 항공우주국(NASA)에서 운영하고 있는 화성 탐사위성으로 2013년 11월 플로리다 케이프 커내버럴 공군기지에서 발사돼 이듬해 9월 21일 화성궤도에 진입한 뒤 지금까지 화성궤도를 돌면서 화성의 대기와 지표면 같은 환경탐사를 임무로 하고 있다.

지금까지 연구에 따르면 화성에서는 39억년을 전후해 행성 자기장이 사라진 것으로 파악하고 있다. 그렇지만 메이븐이 보내온 화성 지표면 화산암 관측결과를 분석한 연구팀에 따르면 화성 자기장은 43억~42억년에는 지구처럼 강력한 자기장이 존재했으며 지금까지 과학자들이 자기장이 사라졌다고 파악한 39억년 전 이후인 37억년 전까지도 행성자기장이 있었다는 것이다.

연구팀은 45억년 전에 형성되고 물이 존재했던 곳으로 파악되는 화성 북반구 보레알리스 분지에서도 저강도의 자기장 흔적을 발견했으며 37억년 전에 형성된 루커스 평원의 용암 흔적에서도 자기장이 파악됐다고 밝혔다.

안나 미텔홀츠 캐나다 브리티시 컬럼비아대 박사(지구물리학)는 “이번 연구는 현재와 같은 화성 생태가 어떻게 형성됐는지를 설명해주는 또 하나의 중요한 자료”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr