예로 크레이터의 탄산염 지대, 호수 퇴적물이 아니라 물에 여러 번 변질된 화성암

화성 예로 크레이터의 ‘마진 유닛(Margin Unit)’은 한때 고대 호수의 탄산염 해안 퇴적층일 가능성이 큰 곳으로 꼽혔다. 궤도 관측에서 강한 탄산염 신호가 포착됐기 때문이다. 하지만 NASA 화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 현장에서 확인한 암석의 조직과 광물 조성은 다른 이야기를 들려준다. 이 지역의 기반암은 입자가 굵고 올리빈이 풍부한 화성암이며, 형성된 뒤 서로 다른 조건의 물과 반복해서 반응하며 변질됐다. 연구진은 최소 세 차례의 수성 변질 흔적을 확인했다. 23

탄산염이 곧 ‘호수 퇴적물’은 아닌 이유

궤도에서 감지한 탄산염 자체가 잘못된 것은 아니다. 다만 탄산염의 존재만으로 그 암석이 어떤 방식으로 만들어졌는지는 판단할 수 없다. 퍼서비어런스는 마진 유닛에서 밀리미터 크기의 거친 입자와 올리빈이 풍부한 광물 조성을 관측했다. 이는 호수 바닥에 쌓인 퇴적물보다는 화산 활동 또는 마그마 기원의 화성암에 부합하는 특징이다. 연구진은 이 암석이 먼저 화성암으로 형성된 뒤, 이산화탄소가 녹아든 액체 물과의 반응으로 변질됐다고 결론 내렸다. 3

핵심은 암석의 최초 형성 과정과 나중에 일어난 변질 과정을 구분하는 데 있다. 호수 바닥의 탄산염 퇴적물이라면 물속에서 탄산염이 직접 침전·퇴적됐어야 한다. 반면 마진 유닛에서는 이미 형성된 초염기성 화성암에 물이 작용하면서 탄산염이 생긴 것으로 해석된다. 올리빈 중심부, 철·마그네슘 탄산염 테두리, 수화 실리카, 점토광물, 크로마이트 알갱이가 이런 ‘겹쳐 쓴’ 지질 기록을 보존하고 있다. 3

암석에 남은 세 차례의 물 활동

1. CO₂가 풍부한 지하수와 올리빈의 반응

첫 번째 주요 변질은 이산화탄소가 녹아 있는 물이 올리빈 풍부 기반암의 틈을 따라 이동하면서 일어났다. 균열이 난 올리빈 알갱이 가장자리에 철·마그네슘 탄산염이 둘러져 있고, 탄산염이 풍부한 능선 구조가 나타나는 점이 주요 증거다. 3

이 물-암석 반응은 궤도에서 두드러졌던 탄산염 신호를 설명한다. 즉, CO₂를 포함한 지하수가 화성암을 변질시켜도 탄산염은 만들어질 수 있으며, 마진 유닛 전체가 처음부터 호수성 탄산염층일 필요는 없다. 23

2. 옛 호수 수위와 연결되는 실리카 풍부화

추정된 옛 호수의 최고 수위보다 낮은 고도에서는 암석의 변질 정도가 더 크며, 실리카가 풍부한 물질도 발견된다. 마진 유닛에는 실리카 함량이 높은 표적 암석이 있고, 슈퍼캠(SuperCam)의 라만 분광 관측은 적어도 한 표적에서 결정질 실리카의 존재를 뒷받침했다. 2

고도에 따른 분포는 이 변질이 예로 크레이터에 호수가 존재했던 시기, 또는 그 시기와 연관된 유체 활동과 관련됐음을 시사한다. 다만 현재 자료가 확실히 보여주는 것은 실리카 풍부화와 옛 호수 수위의 관계다. 실리카를 지닌 모든 암석이 단 하나의 호수 물 메커니즘으로 만들어졌다고 단정할 수는 없다. 23

3. 나중에 균열을 메운 광물 함유 유체

그보다 뒤의 유체 활동은 기존 기반암을 가로지르는 광물 광맥에 기록돼 있다. 관측된 광맥과 능선에는 황산칼슘과 불화칼슘, 즉 형석(fluorite) 이 포함돼 있다. 12

이 광물들은 늦게 생긴 균열 충전물인 만큼, 탄산염 형성 단계 이후에 화학 조성이 다른 유체가 순환했다는 증거다. 일부 보고는 이를 가열된 지하 유체의 순환으로 설명한다. 그러나 ‘고온’이라는 해석은 로버가 온도를 직접 측정한 결과가 아니라, 후기 광물 조합과 균열을 통한 유체 이동 환경에 근거한 추론이라는 점은 구분해야 한다. 212

예로 크레이터의 물 역사는 더 복잡해졌다

마진 유닛은 이제 ‘한 번의 크레이터 호숫가에 탄산염 퇴적물이 쌓였다’는 단순한 시나리오에 맞지 않는다. 대신 화산 또는 마그마 기원의 암석이 서로 다른 화학 환경의 물과 반복해서 상호작용한 기록으로 보인다. 순서는 CO₂가 풍부한 지하수, 옛 호수 환경과 관련된 실리카 변질, 그리고 균열을 따라 광물을 침전시킨 후기 유체 활동이다. 23

이 결과가 중요한 이유는 궤도 관측만으로 광물의 기원을 확정하기 어렵다는 점을 보여주기 때문이다. 같은 탄산염 신호도 호수에서 직접 쌓인 퇴적층이 아니라, 지하수가 화성암을 바꾼 결과일 수 있다. 현장 규모의 암석 조직과 화학 분석이 필요한 이유다.

화성생물학적 가치는 오히려 남아 있다

해석이 바뀌었다고 마진 유닛의 가치가 줄어든 것은 아니다. 반복적인 물-암석 반응은 다양한 화학 환경을 만들고, 유체가 지형을 어떻게 통과했는지를 기록하는 광물을 남길 수 있다. NASA는 이 지역을 여러 수성 시스템이 만난 ‘교차로’에 비유하며, 각각의 상호작용이 암석의 화학 성분과 모습에 변화를 남겼다고 설명한다. 2

다만 분명한 한계도 있다. 여러 차례 물이 작용했다는 사실이 곧 생명체가 있었다는 증거는 아니다. 로버 관측만으로 각 사건의 정확한 시기도 정할 수 없다. 생명활동 흔적, 즉 바이오시그니처를 더 확실히 검증하고 예로 크레이터의 물 활동 시기를 정밀하게 좁히려면, 채취된 시료를 지구 실험실에서 분석할 필요가 있다. 23