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연대문제

화성의 대기는 빠르게 손실되고 있는 중이다 : 빠른 대기 손실률은 수십억 년의 연대와 조화되지 않는다.

화성의 대기는 빠르게 손실되고 있는 중이다. 

: 빠른 대기 손실률은 수십억 년의 연대와 조화되지 않는다. 

(Mars Is Losing Its Atmosphere Fast)


   화성의 대기 손실률(atmospheric loss rates)에 대한 측정 결과는 수십억 년의 화성 나이를 고려할 때, 믿을 수 없도록 빠른 변화였다. 화성은 생각했던 것보다 젊거나, 화성 대기가 수십억 년의 나이를 갖는다는 것은 믿을 수 없어 보인다.

2013년에 발사됐던 MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile Evolution) 화성탐사선은 화성의 한 해 동안 탈출되는 대기의 량을 측정했다. 화성의 한 해는 지구 일로 687일이다. 화성의 대기는 얼마의 속도로 탈출되고 있을까? 그 대답은 초당 1~2kg이라는 것이다. 최근 Icarus 지에 게재된 한 보고서는 화성의 나이가 45억 년이라는 가정을 기초로 계산을 수행했다.

손실률은 과거로 외삽하여 우주로 잃어버린 가스의 총 손실과 화성 기후에 미치는 영향을 추정하였다. 평가 결과 0.8 바(bars) 또는 그 이상의 CO2가 손실된 것으로 보인다.

오늘날 화성은 건조하고 추운 세계이다.

1 바(bar)는 해수면에서 지구 대기의 압력인 약 1(0.98692) 기압이다. 화성처럼 작은 행성의 경우에서, 많은 량의 가스가 손실되고 있다는 것이다. 잃어버린 수소와 산소만으로 23m 깊이의 물로 행성 전체를 뒤덮을 수 있다!

수소(H) 손실률이 직접 측정되지는 않았지만, 가정하거나 유도하고 있는 코로나 온도의 수소 량(H abundance)으로부터 계산할 수 있다. 관측된 컬럼(column) 량과 온도 범위에서, 손실률은 ~ 1-11×10^26 H 원자/초 사이에서 변화되고 있었다. 이것은 초당 수소(H)의 ~ 160-1,800g (g H S^-1)의 손실률에 해당한다.(모든 H가 H2O로부터 왔다고 가정할 때). 이것은 초당 약 1,400~16,000g의 물(H2O)이 제거되는 것과 같은 량이다. 이 속도로, 현재 대기 중 물의 전체 컬럼(명목상 약 10 침전 마이크로미터, 또는 10^-3 g/cm2)에서 수소는 대략 3천 년 ~ 3만 년 내에 제거될 것이다. 이 손실률로 42억 년 동안이면, ~3.6-25m 두께의 물 층이 전 행성적으로 제거됐을 것이다.(표 2 참조). 우리가 이것을 물 손실로 표현했지만, 이 측정은 단지 H의 손실만을 의미하며, 마찬가지로 물 손실로부터 산소(O) 손실도 예상된다. 하지만 산소 손실은 CO2에서도 발생할 수 있다는 사실 때문에 복잡하다.

전 행성적 최소 수위는 3.6m가 됐을 것이고, 최대 수위는 25m 였을 것이다. 추정된 이산화탄소 손실량(0.8 bar)도 또한 매우 중요하다. 이산화탄소(CO2)는 화성 대기의 다른 주요 구성 성분으로, 계절적 주기를 갖으면서 극지방에서 얼어붙는다.


평가된 손실률도 하한선이다.

이 측정의 한 중요한 측면은 아마도 그 측정치는 하한선일 것이라는 것이다. 저자들은 논문에서 여러 번, 손실률은 과거에 더 높을 수 있었다고 언급했다. 예를 들어, ”이러한 손실률은 확인되지 않았거나, 관찰되지 않은 손실 메커니즘이 있었을 경우, 더 컸을 수 있다.”

오늘날의 손실율을 과거로 외삽할 때의 불확실성은 35억 년 전으로 거슬러 올라갈 때, 매우 커질 수 있다.  태양 특성의 불확실성과, 화성 대기의 구성 및 특성이 과거에 매우 달랐을(비선형적일) 가능성에 기인한 불확실성 등 때문이다. 우리는 35억 년 동안의 외삽된 손실률을 사용했고, 초기 시기에도 손실률이 일정했을 것이라고 가정했다. 이것은 가장 초기 시기의 손실률이 과소평가 되었을 수도 있고(아마도 자릿수 크기만큼), 종합적 손실도 과소평가(몇 배의 요인으로) 되었을 수 있다. 따라서 이러한 보수적 접근 방식은 외삽된 손실률에 대한 하한선을 제공한다.

보수적 추정치가 손실률에 대한 여러 자릿수 크기의 하한선을 제시하고 있는 것이라면, 수십억 년 전에 화성은 수 킬로미터 깊이의 바다를 가지고 있었을까? 유사한 오류가 이산화탄소 손실량에 대해서도 존재한다. ”앞서 언급한 0.8 bar의 손실은 전체 손실에 대한, 아마도 몇 자릿수 크기의 손실률에 대한 보수적 하한값으로 생각된다.”


먼지 폭풍은 손실률을 악화시키고 있다.

2018년 1월 18일 NASA의 화성 탐사 웹사이트는 다음과 같은 헤드라인으로 기사를 게재했다. ”화성 대기로부터의 가스 탈출과 관련 있는 먼지 폭풍.” 이전 연구에서 측정은 가스 손실이 일찍이 믿고 있던 것처럼 안정적 상태가 아니었음을 나타냈으며, 먼지 폭풍 동안에 가스 손실이 증폭된다. 폭풍은 수증기를 대기 높은 곳으로 들어올려, 더 쉽게 탈출되도록 만든다 :

MRO의 화성 기후측심기(Mars Climate Sounder)는 먼지와 얼음 입자를 직접 탐지하기 위해서 대기를 스캔할 수 있다. 그리고 간접적으로 온도에 따른 수증기 농도를 감지할 수 있다. 새로운 논문에서 니콜라스 헤븐(Nicholas Heavens)과 공동 저자들은 측심기 데이터는 지역적 먼지 폭풍 동안, 대기 중간층에서 약간의 수증기 증가를 보여주었다고 보고했다. 그리고 2007년 전 행성적 먼지 폭풍 동안 수증기가 도달한 고도가 날카롭게 올라갔음을 보고했다. 최근 연구자들은 세밀한 분석방법을 사용하여, 2007년 데이터에서 전 행성적 먼지 폭풍 동안 중간 대기층에서 수증기가 100배 이상 증가했던 것을 발견했다.

.화성 (May 2002, NASA)

MAVEN 측정은 화성의 한 해 동안에 걸쳐 이루어진 것으로, 단기간의 변동으로 영향 받지 않고, 평균적인 탈출률(손실률)을 추정할 수 있었다. 그러나 측정했던 연도에서는 행성적 먼지 폭풍이 없었다. 행성적 먼지 폭풍은 규칙적으로 발생했고, 수십억 년 동안 일어났을 것이기 때문에, 외삽된 값은 실제로는 자릿수 크기로 너무 낮게 평가된 것이라고 가정하는 것이 안전한 것처럼 보인다.

Astrobiology Magazine(2018. 7. 19) 지는 ”화성은 한때 갖고 있었던 훨씬 더 밀도 있고 습했던 대기의 대부분을 잃어버렸다. 그것은 오늘날 관측되는 건조하고 마른 세계로 진화하도록 하는 원인이 되었다”라고 말하고 있었다. 그러면서 빠른 손실률에 대해서는 언급하지 않고 있었다. 그러나 매 계절마다 극지방에서 승화한 이산화탄소는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 높게 대기에 도달한다는 점을 지적하고 있었다. ”이 승화 과정은 주로 대기권 하부에만 영향을 미치는 것으로 생각됐었다. 우리는 그 영향이 높은 고도로 상향 전파되고 있는 것을 예상하지 못했다”고 ESA의 화성 익스프레스 미션(Mars Express mission)의 한 과학자는 말했다. 이 사실은 대기가 제시된 하한선 보다 훨씬 더 빠르게 손실됐을 수 있었다는 MAVEN의 결론과 일치되는 것이다. 그렇다면 모이보이(moyboys)들은 얼마나 더 ‘밀도 있고 습했던’ 초기 화성을 받아들일 것인가?


이러한 빠른 손실률이 의미하는 것은?

.화성의 먼지 회오리에 관한 그림

이러한 외삽을 과거 수십억 년 전으로 적용하는 것이 합리적일 수 있을까? 그것은 오늘날   관측되는 것과 매우 매우 다른 화성을 의미한다. ”우주로의 손실은 화성의 기후 변화를 주도했던 주요한 과정이었다.” 그들은 썼다. 오늘날의 화성 모습은 모래 언덕, 정전기를 띠어 지직대는 건조한 대기, 액체 상태의 물이 존재하기에는 너무도 차가운 지표면, 먼지 악마(dust devils, 먼지 회오리), 대형 방패 화산, 수천 마일 길이의 깊고 건조한 협곡, 행성을 감싸고 있는 거대한 먼지 폭풍(Phys.org. 2018. 6. 20) 등이 지배적이다. 행성과학자들은 지구보다 두터운 대기를 갖고 있는, 그리고 깊은 바다에서 뒤덮여 있었던 화성을 다룰 준비가 되어있는가? 희미한 태양을 갖고 있는, 생명체 거주가능 영역(habitable zone)을 벗어나있는 화성에서 어떻게 그것이 형성될 수 있었을까?



진화론자들은 행성에서 물의 존재를 언제나 외계생명체의 존재 가능성과 관련짓는다. 그러나 그들은 수중 모래 언덕 및 수중 화산과 같은 다른 지질학적 모습들을 강조하지 않는다. 그들은 이러한 모습들이 장구한 시간 전에 형성되었다고 생각한다. 화성의 화산과 모래 언덕이 형성되기 전에, 화성은 얼마나 오래 전에 말랐던 것일까? 측정된 손실률은 절망적인 수치를 보여준다. 장구한 화성의 나이는 화성 대기의 손실률과 모순된다. 창조론자들은 이러한 손실률에 대해 놀라지 않는다. 화성은 수십억 년이 되지 않았기 때문이다.



번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2018/07/mars-losing-atmosphere-fast/ 

출처 - CEH, 2018. 7. 20.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6878

참고 : 6509|6635|6246|5744|5703|5685|4552|3830|3664|6834|6804|6798|6726|6708|6538|6517|6482|6473|6460|6454|6412|6398|6368|6362|6357|6356|6343|6342|6298|6273|6267|6261|6231|6213|6202|6195|6194|6169|6140|6121|6068|6045|5993|5987|5982|5937|5929|5890|5865|5846|5833|5811|5798|5791|5777|5745|5696|5693|5662|5659|5585|5575|5537|5422|5404|5388|5329|5315|5304|5246|5187|5188|5184|5077|5075|5039|5012|4666|4665|4664|4475|4429|4428|4327|4316|4216|4196|4180|4179|4129|4123|4065|4051|4036|3992|3984|3972|3955|3904|3903



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