화성에 탄소12가 많고 탄소13이 적은 이유는 무엇인가요?
탄소에는 15개의 동위원소가 알려져 있습니다. 이 가운데 탄소12와 탄소13은 태양계가 형성될 때 생겨난 대표적인 안정 동위원소 입니다. 화성의 토양에서 탄소12가 많고 탄소13이 적은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
화성의 대기 중 CO2 분자는 지구 대기의 CO2 분자와 차이가 있는데, 이는 지각화학 반응과 대기화학 작용에 의해 CO2 분자 중에서 탄소-13(C-13) 원자가 상대적으로 적은 비중을 차지하기 때문입니다. 이유는 화성의 대기가 지구보다 얇고, 자외선과 태양풍의 강한 영향을 받아 CO2 분자가 분해되어 탄소-13 원자를 포함하는 이온들로 분리되기 때문입니다. 이 과정에서 탄소-13 원자는 다시 이온에 재결합하게 되어 화성 대기에서는 상대적으로 적은 양의 탄소-13이 발견됩니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.화성에 탄소13 비율이 적은 이유는 자외선에 의해 이산화탄소가 포름알데히드 같은 유기화합물로 바뀌었다는 설명이 있습니다. 이산화탄소는 화성 대기의 96%를 차지하는데다. 자외선은 탄소12가 풍부한 대기중의 이산화탄소와 반응해 일산화탄소를 생성할 수 있기 때문입니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
화성의 탄소12가 많고 탄소13이 적은 이유는 화성의 대기가 지구의 대기와 다르기 때문입니다. 지구의 대기와는 다르게 화성의 대기는 이산화탄소 농도가 매우 적습니다. 이산화탄소는 탄소12와 탄소13이 각각 98.9%와 1.1%의 비율로 함유되어 있습니다. 그러나, 화성의 대기에는 이산화탄소가 적기 때문에 이산화탄소와 반응하지 않는 다른 화합물들이 많이 존재합니다. 이러한 화합물들은 지구의 대기에 비해 탄소12를 선호하여 탄소12가 더 많이 축적됩니다. 이에 따라, 화성의 탄소12가 많고 탄소13이 적은 것입니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
정확히 알지 못합니다.
하지만 현재 3가지 가설이 있습니다.
첫번째는 성간 구름 가설입니다.
태양계는 1억년마다 거대분자운이라는 성간 구름을 통과하는데요, 가스와 우주먼지로 이뤄진 이 구름은 온도가 매우 낮아 행성을 냉각시키기도 하지만 이 구름의 1%를 차지하는 우주먼지의 탄소에는 탄소13 비율이 극도로 낮습니다. 이 가설에 따르면 화성이 구름을 통과하면서 그때까지 물이 흐르던 화성의 온도를 낮춰 빙하를 만들고 우주먼지가 얼음 표면에 쌓이고, 빙하가 녹은 뒤에도 우주먼지가 자리하며 많은 탄소12가 남아 있게 되었다는 것입니다.
두번째는 자외선에 의한 이산화탄소 분해 가설입니다. 자외선에 의해 이산화탄소가 포름알데히드 같은 유기화합물로 바뀌었다는 것인데요, 자외선은 탄소12가 풍부한 대기중의 이산화탄소와 반응해 일산화탄소를 생성하고 이 일산화탄소가 다시 다른 대기분자와 반응해 유기분자를 만들고, 이것이 지상으로 떨어지면서 많은 양의 탄소12 동위원소를 남겼다는 것이죠.
세번째는 미생물 가설입니다. 고대 화성에서 메탄 생산에 유리한 어떤 조건이 갖춰진 지하에서 많은 양의 메탄이 방출됐을 수 있는데, 미생물이 만든 메탄을 미생물이 먹어치우며 현 상황이 되었다는 것입니다.
하지만 세가지 모두 지금까지와는 다른 탄소순환을 가정하고 있어 아직은 정확히 알지 못하는 것입니다.