태양계의 붉은 보석으로 불리는 화성의 신비로운 색상이 수십 년간의 과학적 통념을 뒤집는 새로운 발견으로 재조명되고 있다. 유럽우주국(ESA) 연구팀이 24일(현지시간) 권위 있는 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표한 연구 결과에 따르면, 화성의 상징적인 붉은색은 우리가 지금까지 알고 있던 것과는 전혀 다른 원인에서 비롯됐다는 사실이 밝혀졌다.

 

고대 로마인들은 화성의 붉은 색채가 피를 연상시킨다 하여 전쟁의 신 마르스(Mars)의 이름을 부여했다. 이후 현대 과학자들은 화성의 붉은 표면이 건조한 환경에서 토양 속 철 성분이 공기 중 미량의 물이나 산소와 반응하여 형성된 적철광(hematite) 때문이라고 오랫동안 믿어왔다. 이는 화성이 한때 물이 풍부했던 행성에서 현재와 같은 건조한 행성으로 변화하는 과정에서 발생한 현상으로 이해되어 왔다.

 

그러나 ESA 연구팀의 획기적인 발견에 따르면, 화성의 붉은 색상은 적철광이 아닌 페리하이드라이트(ferrihydrite)라는 물을 함유한 산화철 때문인 것으로 밝혀졌다. 이는 화성의 역사와 환경에 대한 우리의 이해에 중대한 변화를 가져올 수 있는 발견이다.

 

화성의 붉은색이 철 성분의 산화, 즉 '녹'과 관련이 있다는 사실 자체는 이미 과학계에서 널리 받아들여진 사실이다. 지구에서도 볼 수 있듯이, 철은 산소나 물과 접촉하면 산화되어 붉은 녹을 형성한다. 화성에서는 이렇게 녹슨 철을 포함한 토양이 미세한 먼지 입자로 침식되어 바람을 타고 행성 전체로 퍼져나가면서 화성 표면 전체가 붉은색을 띠게 된 것으로 이해되고 있다.

 

산화철은 형성 환경에 따라 다양한 종류가 존재하며, 각각의 산화철은 특정 환경 조건에서만 만들어진다. 따라서 화성 표면에 존재하는 산화철의 정확한 종류를 파악하면, 과거 화성의 환경 조건을 역추적할 수 있다는 점에서 이번 연구의 의의가 크다. 현재 화성은 액체 상태의 물이 표면에 존재하지 않는 극도로 건조한 환경이다. 지금까지 과학자들은 이러한 건조한 환경에서 형성된 적철광이 화성의 붉은색을 만든다고 생각해왔다.

 

ESA 연구팀은 지난 수십 년간 인류가 수행한 다양한 화성 탐사 임무에서 수집된 방대한 데이터를 바탕으로 실험실에서 화성 토양과 가장 유사한 모조품을 만드는 정교한 실험을 진행했다. 연구팀은 다양한 종류의 산화철을 화산암인 현무암과 혼합하여 화성 토양의 색상과 분광학적 특성을 재현하고자 했다.

 

수많은 실험 끝에 연구팀은 페리하이드라이트와 현무암의 혼합물이 화성에서 관측된 토양의 붉은색과 분광학적 특성을 가장 정확하게 재현한다는 사실을 발견했다. 이는 매우 중요한 발견인데, 페리하이드라이트는 물을 함유한 산화철로, 주로 차가운 물 환경에서 빠르게 형성되는 특성을 가지고 있기 때문이다.

 

연구팀은 "페리하이드라이트는 화성 표면에 액체 상태의 물이 존재할 때만 형성될 수 있었기 때문에, 이번 발견은 화성이 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 일찍 '녹슬기' 시작했다는 것을 의미한다"고 설명했다. 또한 "흥미롭게도 페리하이드라이트는 현재 화성의 건조한 환경 조건에서도 안정적으로 유지될 수 있다"고 덧붙였다.

 

과거 일부 연구에서도 화성 토양에 페리하이드라이트가 존재할 가능성이 제기된 바 있지만, 이번 연구처럼 종합적이고 설득력 있는 증거가 제시된 것은 이번이 처음이다. 이번 발견은 화성의 역사, 특히 물과 관련된 화성의 과거에 대한 우리의 이해를 크게 변화시킬 수 있는 중요한 돌파구가 될 것으로 보인다.

 

연구팀은 "화성은 여전히 붉은 행성이지만, 화성이 왜 붉은색인지에 대한 우리의 이해가 근본적으로 달라졌다"며, "미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사 로버인 퍼서비어런스가 수집한 샘플이 지구로 귀환하는 임무를 간절히 기다리고 있다"고 밝혔다. 이 샘플들이 지구로 돌아오면 이번 발견을 더욱 확실히 검증하고, 화성의 과거 환경에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.