화성 지하 탐사를 위한 새로운 관측 방법 발견: 충돌구 분출물 담요

행성 과학자들이 화성 및 다른 천체의 먼지 덮인 표면 아래를 들여다볼 수 있는 유망한 새 방법을 개발했습니다. 이 새로운 연구는 분출물 담요의 크기가 충돌 지점 아래에 어떤 물질이 존재하는지에 따라 달라질 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 이러한 통찰력은 과학자들이 궤도 위성 데이터를 사용하여 묻혀있는 빙하와 다른 중요한 지하 지형을 발견하는 데 도움을 줄 수 있다고 연구진은 말합니다.

 

 

 

충돌구 분출물 담요, 지하 특성 파악의 새로운 지표

임페리얼 칼리지 런던의 UKRI 연구원이자 이번 연구를 수행한 알렉산드라 소콜로프스카는 "역사적으로 연구자들은 충돌구의 크기와 모양을 사용하여 지하 물질의 특성을 추론했습니다"라고 설명했습니다. 그녀는 이어서 "하지만 우리는 충돌구 주변의 분출물 담요 크기 또한 지하 특성에 민감하다는 것을 보여줍니다. 이는 지하에 존재하는 물질을 파악하는 데 도움이 되는 새로운 표면 관측 지표를 제공합니다"라고 덧붙였습니다. 소콜로프스카는 브라운 대학교에서 박사후 연구원으로 재직할 당시 브라운 대학교 지구, 환경 및 행성 과학부의 부교수(연구)이자 연구 공동 저자인 잉그리드 다우바르와 함께 이 연구를 수행했습니다.

 

 

시뮬레이션을 통한 지하 물질 영향 검증

태양계에는 충돌구가 모든 행성과 달의 단단한 표면에 널리 분포되어 있습니다. 과학자들은 오랫동안 충돌구의 크기와 모양을 통해 지하에 무엇이 있는지 단서를 찾아왔습니다. 지하의 강도, 다공성 및 기타 여러 요인들이 충돌구의 특성을 변화시킬 수 있습니다. 이는 과학자들에게 착륙선을 표면에 착륙시키지 않고도 궤도에서 행성 내부를 들여다볼 수 있는 방법을 제공합니다.

이번 새로운 연구를 위해 소콜로프스카는 충돌구 분출물이 또 다른 정보원을 제공할 수 있는지 확인하고자 했습니다. 이를 위해 그녀는 임페리얼 칼리지 런던의 교수이자 연구 공동 저자인 가레스 콜린스가 공동 개발한 행성 충돌의 물리학을 포착하는 컴퓨터 시뮬레이션을 활용했습니다. 시뮬레이션에서 소콜로프스카는 지하 깊은 곳에 있는 물질의 특성을 다양하게 변경하여 분출된 파편이 이동하는 거리에 어떤 영향을 미치는지 확인했습니다. 그녀는 단단한 암반, 묻힌 호수 바닥에서 발견될 수 있는 퇴적물, 얼음과 섞인 느슨한 암석, 단단한 빙하 퇴적물 등 다양한 지하 물질을 테스트했습니다. 이러한 시뮬레이션 결과는 분출물 담요의 크기가 지하 물질의 종류에 따라 변화하며, 이는 미래의 화성 지하 탐사에 중요한 정보를 제공할 수 있음을 시사합니다.

 

 

 

충돌구 분출물 담요, 지하 탐사의 정확성을 높이다

시뮬레이션 결과에 따르면 다양한 지하 물질과 층상 패턴은 광범위한 분출물 패턴을 생성하는 것으로 나타났습니다. 이번 연구를 수행한 소콜로프스카는 "분출물 반지름의 차이는 상당히 클 수 있으며, 화성 정찰 궤도선에 탑재된 HiRISE 카메라로 궤도에서 측정할 수 있을 것으로 예상합니다"라고 말했습니다. 그녀는 이어서 "일단 이 방법이 충분히 검증되면, 지하 특성을 조사하는 유망한 새로운 도구가 될 수 있습니다. 이 개념 증명 연구를 실제 도구로 바꾸는 것이 현재 임페리얼 칼리지에서 제가 수행하는 펠로우십의 주제입니다"라고 덧붙였습니다.

 

 

 

화성 충돌구 사례를 통한 시뮬레이션 결과 입증

시뮬레이션 결과에 대한 지상 검증을 위해 연구팀은 화성의 두 개의 신선한 충돌구를 조사했습니다. 이 충돌구들은 생긴 지 얼마 되지 않아 분출물 담요가 많이 침식되지 않아 원래 크기를 비교적 쉽게 측정할 수 있었습니다. 연구진은 또한 기존 데이터를 통해 한 충돌구는 단단한 암반 위에 위치하고 다른 충돌구는 지하에 얼음이 있는 것으로 알려져 있었습니다. 모델 예측과 일치하게, 얼음이 있는 지하에 형성된 충돌구는 암반 위에 형성된 충돌구보다 훨씬 작은 분출물 담요를 가지고 있었습니다. 이러한 발견은 분출물 반지름의 차이가 감지 가능하며 알려진 지하 특성을 반영한다는 것을 확인하는 데 도움이 됩니다.

 

 

향후 우주 임무에 대한 잠재적 활용

연구진은 이 방법이 현재 및 향후 여러 우주선 임무에 유용할 수 있다고 말합니다. 2026년 2월, 유럽우주국(ESA)의 헤라(Hera) 우주선은 디모르포스(Dimorphos)에 도착할 예정입니다. 디모르포스는 몇 년 전 미국 항공우주국(NASA)이 지구로 향할 수 있는 소행성을 편향시키는 가능성을 시험하기 위해 발사체를 충돌시킨 소행성입니다. 헤라 임무는 이 편향 테스트로 인해 생성된 충돌구를 조사하여 소행성 내부에 대해 더 많은 것을 알아내는 것입니다.

소콜로프스카는 "우리의 연구는 소행성에서 벗어나지 않고 표면을 덮은 분출물이 소행성 내부에 대한 귀중한 정보를 담고 있을 수 있음을 시사합니다"라고 강조했습니다. 이는 이 새로운 방법이 단순히 화성뿐 아니라 다른 행성체, 특히 소행성의 내부 구조를 파악하는 데도 중요한 역할을 할 수 있음을 의미합니다.