[홍태경의 지구 이야기] 화성 지진이 알려준 비밀

입력 : ㅣ 수정 : 2019-05-27 17:41

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지난해 11월 27일 다목적 무인 탐사선 인사이트호가 화성 적도 인근 엘리시움 평원에 무사히 착륙했다. 5개월이 흐른 지난 4월 24일 미국항공우주국 제트추진연구소는 인사이트호에 탑재된 지진계에 화성 지진이 최초로 관측됐다고 공식 발표했다.

화성 지진의 상세한 관측 내용은 같은 날 미국 시애틀에서 열린 미국지진학회 연례 학술대회에서 공개됐다. 당시 현장에 모인 과학자들의 얼굴은 하나같이 상기된 표정이었다. 화성 지진은 인사이트호가 화성에 도착한 지 128화성일(2019년 4월 6일)에 기록된 것이다. 1화성일은 24시간 37분 정도로 지구의 하루보다 조금 더 길다.

연구팀은 이 화성 지진과 함께 추가로 3개의 지진 추정 진동을 관측했다고 밝혔다. 공개된 지진파형에는 바람에 의해 발생한 잡음과 화성 지진의 파형, 인사이트호 움직임이 발생시킨 진동이 기록돼 있었다. 화성 지진의 파형은 P파와 S파가 명확히 구분되지 않은 산란파 형태의 40초가량의 기록이다.

지진파는 7㎐ 내외 주파수 대역에서 강한 에너지를 보였다. 이러한 산란파 형태의 지진파형은 달에서 관측되는 지진파형과 흡사하다. 하지만 화성 지진의 지진파 지속 시간은 달 지진 지진파 지속 시간보다 짧고, 지구에서 관측되는 지진의 지진파 지속 시간보다 길었다. 이는 화성의 지표 구성 물질이 달보다는 단단하지만 지구보다는 연약한 물성임을 의미한다.

지진파형의 주파수와 진폭을 볼 때 관측된 화성 지진은 미소 지진에 해당한다. 이 정도의 미소 지진은 지구에서는 관측되기 어려울 정도로 작은 지진에 해당한다. 이러한 미소 지진 관측은 큰 잡음이 발생하지 않는 비교적 조용한 환경임을 의미한다. 또 지진이 관측되었음은 화성의 지각에 응력이 작용하는 환경임을 의미한다. 화성은 행성 내부가 충분히 식어 지구에서와 같은 맨틀 대류와 판구조 운동이 없는 곳으로 알려져 있다.

따라서 화성 지진을 유발하는 응력의 주 원동력은 태양의 뜨고 짐에 따른 온도 변화와 지각 구성 물질 간의 열팽창률 차이로 이해된다. 지진계에 기록되는 배경잡음의 수준이 낮과 밤에 차이가 나는 점이 이를 뒷받침한다.

화성 지진 관측과 함께 주목되는 점은 바람에 의한 잡음 기록이다. 이것은 화성에 대기가 있고 대기의 운동이 비교적 활발함을 의미한다. 배경잡음 분석을 통해 화성 대기운동에 대한 정보도 얻을 수 있을 것으로 기대되는 대목이다.
홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수
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▲ 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

지구 밖에서 지진이 관측된 것은 이번이 처음은 아니다. 아폴로 달탐사 프로젝트가 진행된 1969년부터 1977년까지 5대의 지진계가 달 표면에 설치되었고 수천 번의 지진이 관측됐다. 달 지진들은 운석 충돌이나 태양에 의한 지표온도 변화, 지구의 중력효과 등으로 발생했다. 달 지진 분석을 통해 달 내부 구조가 확인되었다. 최근에는 지표 근처에서 발생한 지진만을 재분석하여 달 표면에 지진을 유발하는 역단층의 존재가 확인됐다.

화성의 경우 하나의 지진계에서만 지진파형 자료가 수집되므로 달 지진 자료 분석에 비해 많은 제약이 따른다. 연구팀은 표면파의 분산과 상호 간섭 현상 분석을 통해 화성 지각구조와 구성 성분을 파악할 예정이다. 또한 앞으로 3개월마다 화성 지진파형 원자료를 공개할 방침이라고 밝혔다. 이제 전 세계 지진학자들의 다양한 연구를 통해 화성의 신비가 벗겨질 날도 머지않았다.
2019-05-28 29면
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