화성(Mars)은 태양계에서 가장 거대한 화산을 보유한 행성으로 알려져 있는데, 그중에서도 올림푸스 화산(Olympus Mons)은 태양계에서 가장 큰 화산으로, 높이는 약 21.9km로 지구의 에베레스트 산보다 약 2.5배 더 높습니다. 하지만 현재 화성에서는 화산 활동이 멈춘 상태로 더 이상 화산 활동을 찾아보기 어렵습니다. 이번 글에서는 올림푸스 화산의 특징과 화성에서 화산 활동이 멈춘 이유에 대해 알아보겠습니다.
화성 올림푸스 화산의 특징
올림푸스 화산은 태양계에서 가장 큰 화산으로, 크기, 형성 방식, 위치 등 여러 측면에서 지구의 화산과 차별화된 특징을 보여줍니다.
- 올림푸스 화산의 크기: 올림푸스 화산은 높이가 약 21.9km로, 지구에서 가장 높은 산인 에베레스트(8.8km)의 약 2.5배에 달하며, 직경은 약 600km에 이릅니다. 이는 아일랜드와 비슷한 크기로, 화성뿐만 아니라 태양계에서 가장 큰 화산으로 꼽힙니다. 정상부에는 약 85km 너비의 화구(caldera)가 자리 잡고 있으며, 이는 대규모 화산 분출 후 정상부가 붕괴하며 형성된 구조로, 화산 활동의 엄청난 규모를 잘 보여줍니다. 이러한 특징은 화성의 낮은 중력과 지각의 특수성 때문에 가능한 것으로, 지구에서는 찾아볼 수 없는 규모와 형상을 나타냅니다.
- 순상 화산(Shield Volcano): 올림푸스 화산은 순상 화산으로, 경사가 낮고 넓게 퍼진 형태를 가지고 있습니다. 이러한 순상 화산은 주로 점성이 낮은 현무암질 용암이 수백만 년에 걸쳐 천천히 흘러내리며 형성된 것으로, 경사각이 약 5도 이하로 완만한 것이 특징입니다. 순상 화산은 격렬한 폭발보다는 잦은 분출로 용암이 층층이 쌓이며 생겨나는데, 올림푸스 화산의 거대한 크기는 이와 같은 분출 과정이 화성의 지각 특성과 결합된 결과라고 볼 수 있습니다. 이는 지구의 하와이 화산과 유사한 형성을 보여주지만, 규모와 지속 기간에서 훨씬 방대합니다.
- 위치: 올림푸스 화산은 화성의 서반구에 위치하며, 거대한 화산 활동이 집중된 타르시스 고원(Tharsis Region)의 일부를 이룹니다. 타르시스 고원은 화성에서 가장 활발했던 화산 지대로, 올림푸스 화산 외에도 아르시아(Arsia), 파보니스(Pavonis), 아스크레우스(Ascraeus) 화산 같은 거대 화산이 밀집해 있습니다.
화성의 화산 활동
화성은 현재는 화산의 활동이 멈춘 상태입니다. 예전에 활발했던 화산활동의 흔적과 활동 시기는 상당히 오래전으로 보입니다.
- 화산 활동의 흔적: 화성의 표면에는 과거의 화산 활동이 남긴 다양한 흔적들이 남아 있습니다. 거대한 화산 지형과 용암 대지(lava plains)는 화성의 용암 분출로 형성된 것으로, 수십억 년 동안 활발했던 화산 활동의 증거입니다. 특히, 화성의 표면을 덮고 있는 평탄한 용암층은 대규모 화산 분출이 반복적으로 일어났음을 보여주며, 이는 태양계에서 가장 큰 화산인 올림푸스 화산과 같은 거대 화산이 있는 이유를 설명합니다.
- 화산 활동 시기: 올림푸스 화산을 비롯한 화성의 주요 화산들은 약 35억~20억 년 전까지 활발히 활동한 것으로 추정됩니다. 최근 연구에서는 일부 화산 활동이 약 1억 년 전까지도 지속되었을 가능성이 제기되었지만, 현재의 화성은 지질학적으로 사화(死火) 상태로 간주되고 있습니다.
화성의 화산활동이 멈춘 이유
화성의 화산 활동이 멈춘 이유는 크기가 작고 내부 열의 빠른 소실, 판 구조 운동의 약함, 약한 중력 그리고 대기와 기후 변화등을 들 수 있습니다.
- 작은 행성 크기와 빠른 내부 열 소실: 화성의 크기는 지구의 약 53%로, 상대적으로 작은 행성 크기 때문에 내부 열이 빠르게 소진되었습니다. 행성 내부의 열은 화산 활동과 같은 지질학적 활동을 유지하는 데 필수적이며, 화성은 이러한 열 에너지를 초기 단계에서 거의 모두 방출한 것으로 보입니다. 내부 열 소실로 인해 마그마 활동이 중단되었고, 이는 화산 활동의 종료로 이어졌습니다.
- 판 구조 운동의 부재: 화성에는 지구와 같은 판 구조 운동이 존재하지 않습니다. 지구에서는 판 구조가 이동하면서 새로운 화산이 끊임없이 형성되지만, 화성에서는 판이 움직이지 않아 용암이 한 지점에만 축적됩니다. 이러한 환경은 올림푸스 화산과 같은 거대한 화산을 형성하게 했으나, 내부 에너지가 점차 고갈되면서 더 이상의 활동을 지속할 수 없게 되었습니다.
- 약한 중력: 화성의 중력은 지구의 약 38%에 불과하며, 이 약한 중력은 화산 활동의 양면성을 보여줍니다. 약한 중력은 용암이 넓은 지역으로 퍼질 수 있도록 하여 거대한 화산이 형성되는 데 기여했지만, 내부 마그마의 압력이 충분히 유지되지 않아 지속적인 분출을 어렵게 만들었습니다. 중력이 약하면 내부 물질을 행성 중심으로 끌어당기는 힘이 부족해지고, 이는 화산 활동을 장기적으로 유지하는 데 불리한 조건을 만들었습니다.
- 대기와 기후 변화: 과거 화성은 현재보다 더 두꺼운 대기를 가지고 있었으며, 화산 활동이 활발했던 시기에는 대량의 이산화탄소와 수증기를 방출해 기후 변화에 영향을 미쳤습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 대기가 점차 얇아지고, 표면 압력과 온도가 낮아지면서 화산 활동을 촉진하는 주요 요인들도 사라졌습니다.