화성 남극에 지하 호수가 존재하지 않을수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 

미 항공우주국(나사·NASA)은 25일(현지시간) 화성 정찰궤도선(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO)이 화성 남극의 두꺼운 얼음층 아래에서 포착된 미스터리 신호를 재분석한 결과, 그동안 '지하 호수'로 추정됐던 지역이 실제로는 암석과 먼지층일 가능성이 더 높다고 밝혔다.

이 연구는 MRO의 샬로 레이더(Shallow Radar·SHARAD) 자료를 기반으로, 기존보다 향상된 탐지 기법을 적용해 수행됐다. 연구결과는 11월 17일 국제 학술지 지구물리연구레터(Geophysical Research Letters) 에 게재됐다.

NASA가 다시 들여다본 화성 남극의 얼음 밑 신호가 과학계의 오랜 논쟁에 새로운 전환점을 던졌다.

2018년 유럽우주국(ESA)의 '마스 익스프레스(Mars Express)' 탐사선이 화성 남극의 얼음층(두께 약 1.5㎞) 아래에서 '밝은 레이더 반사 신호'를 포착했을 때, 과학자들은 "화성 지하에 액체 상태의 호수가 존재할 수 있다”고 해석했다. 이는 화성의 생명체 존재 가능성과 직결된 중대한 단서로 받아들여졌다.

하지만 최근 NASA의 화성 정찰궤도선(MRO)이 같은 지역을 정밀 관측한 결과, 이 신호가 지하수나 염호(鹽湖)가 아닌 암석과 먼지층일 가능성이 크다는 분석이 나왔다.

이번 연구는 MRO의 '샬로 레이더(SHARAD)' 장비를 이용해 수행됐다. 연구팀을 이끈 개러스 모건(Gareth Morgan)과 탄 푸치히(Than Putzig) 박사는 NASA 제트추진연구소(JPL) 및 플래너터리사이언스연구소(PSI) 소속 과학자들로, 기존보다 탐지 능력을 강화한 '대형 롤 기법(Very Large Roll)'을 적용했다.

이 기법은 궤도선을 최대 120도 회전시켜 레이더 신호의 투과력을 높이는 방식이다. 그 결과 기존보다 깊은 지층에서 신호를 수집할 수 있었고, 과거 탐사 때와 달리 반사 강도가 약한 신호가 포착됐다. 이는 지하수보다는 비교적 건조한 고체층일 가능성을 시사한다.

연구진은 "20㎞에 달하는 해당 지역을 여러 차례 관측했지만, 액체 물에서 기대되는 강한 반사 신호는 확인되지 않았다"며 "MARSIS(ESA의 레이더 장비)가 관측한 밝은 신호는 오히려 매끄러운 용암류나 특이한 광물층일 수 있다"고 밝혔다.

모건 박사는 "2018년의 '호수 가설'은 매우 창의적이고 자극적인 연구를 촉발했으며, 이는 과학의 본질적인 발전 과정이었다"며 "그러나 이번 데이터는 액체 상태의 물이 존재한다는 주장을 뒷받침하기 어렵게 만든다"고 설명했다.

NASA의 이와 같은 결론은 화성 남극의 지질 구조에 대한 새로운 이해를 제공한다. 남극의 두꺼운 얼음층 아래는 과거 화산 활동이나 운석 충돌로 형성된 크고 작은 분지들이 존재한다. 일부 지역에서는 매끄럽고 평평한 지형이 관측되는데, 이런 곳이 강한 레이더 반사 신호를 만들어낼 수 있다는 것이다.

연구진은 향후 이 대형 롤 기법을 활용해 화성의 다른 지역, 특히 '메두사 포시( Medusae Fossae )' 지역을 정밀 탐사할 계획이다. 이곳은 적도 부근에 위치한 광범위한 퇴적지형으로, 일부 과학자들은 화산재로 구성됐다고 추정하는 반면, 다른 이들은 얼음층이 포함돼 있을 가능성도 제기하고 있다.

푸치히 박사는 "만약 메두사 포시 지층 내에 얼음이 존재한다면, 이는 화성 적도 지역의 대규모 수자원 잠재력을 의미한다"며 "인간 탐사대가 화성에 거주하려면 태양광이 풍부하고 온도가 비교적 높은 적도 지역이 유리하다"고 설명했다.

NASA 제트추진연구소(JPL)는 이번 연구를 통해 MRO의 탐사 능력을 한층 확장했다고 평가했다. MRO는 2006년 발사된 이래 화성의 표면과 지하구조, 대기 등을 지속적으로 관측하며, 현재까지 20만 장이 넘는 고해상도 이미지를 지구로 전송해왔다.

MRO에 탑재된 SHARAD 레이더는 이탈리아우주국(ASI)이 제공한 장비로, 수 km 깊이의 지하구조를 탐사할 수 있다. 이번 연구에서 활용된 120도 롤 기동은 탐사선의 안전성과 연료 소모를 면밀히 계산해야 하는 고난도 조작으로, 록히드마틴 스페이스와 NASA 엔지니어들이 긴밀히 협력해 구현했다.

이번 관측으로 '지하호수설'은 설득력을 잃었지만, 연구진은 이번 성과가 향후 인류의 화성 탐사와 자원 탐색 기술 발전에 밑거름이 될 것이라고 강조했다.

푸치히 박사는 "이번 결과는 단지 '호수가 아니다'라는 결론이 아니라, 향후 화성의 지하 얼음과 수자원을 탐사하는 데 활용될 새로운 방법론을 제시했다는 점에서 중요하다"고 말했다.