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천문학

화성에 대해 알아보기

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화성은 태양계의 네 번째 행성으로, 산화철로 인한 붉은빛이 감도는 사막 지형을 가지고 있다.
지구를 제외한 태양계 내 모든 행성 중 표면 탐사가 가장 많이 이루어진 행성이며,
흐르는 물의 존재가 확인되고 테라포밍의 가능성이 점쳐지는 등 다가오는 인류 문명의 우주 개발에서 매우 중요한 역할을 맡게 될 것으로 여겨지는 천체이다.


1. 화성의 위성
위성으로 포보스와 데이모스가 있는데 두 위성은 지구의 달과 사뭇 다릅니다
모양도 구형이 아니고, 평균 반지름도 각각 11 km, 6 km 정도로 작습니다.
이 두 위성은 화성의 인력에 끌려온 소행성으로 여겨지고 있습니다.
두 위성은 지구와 달처럼 대규모 충돌로 생겼다는 설이 있다고 하지만 아직까지 미스터리입니다.

2. 화성의 역사
화성은 탄생 후 표면이 100% 물로 덮여 있는 바다 행성 형태였으며,
바닷물 밑바닥에는 반 용융된 용암 바다의 형태의 시기를 누렸습니다.

화성은 44억 년 전 화성에는 물이 풍부했었고 사마륨-146, 플루토늄-244와 같은 방사성 동위 원소들 덕분에
중심의 온도가 충분히 뜨거워 현 지구의 80%에 해당하는 강력한 자기장이 형성되었고 충분히 대기도 보호할 수 있었습니다.

화성의 대기압은 현 지구의 1.6배였지만 대부분 온실기체라서 평균 표면은 섭씨 25도로 액체 상태의 물이 존재하였습니다.
질량이 작아 내부 열이 낮았고 지각이 일찍 두꺼워져 지구에 비해 더 이른 시기에 대륙이 형성되었기 때문에 생명체가 일찍 존재했을 수도 있다고 합니다.
또한 거대한 산맥들도 많이 형성되어 현시대 지구의 사막 지대 표면과 유사한 풍경이기도 했었습니다.

화성은 41억 년 전부터 39억 년 전까지는 극도의 변화 시대입니다.
이 시기까지도 자기장의 힘이 유지되어 대기가 소실되지는 않았지만 1,000km의 소행성이 화성을 강타하여 북반구의 상당 부분의 지대가 남반구보다 평균 4.9km나 낮아졌는데
이때 소행성의 힘으로 인해 짧은 기간이지만 수천 년간 영상의 온도를 회복했다고 합니다.
지구는 질량이 크기 때문에 자체 질량으로 스스로 생산되는 열과 방사성으로 생성된 열이 합쳐져 여전히 뜨거운 내부 열을 유지했지만
화성은 질량이 작아 자체 질량으로 인해 스스로 생산되는 열의 위력이 약하므로 내부의 방사성 동위체들의 고갈은 치명적이었습니다.
초기 때에는 자기장이 약화되기 시작했어도 어느 정도 강도는 있었기에 대기를 잃지는 않았었습니다.

39억 년 전부터 35억 년 전까지는 급격한 자기장 약화 시대인데
소행성이 충돌한 지역에는 일시적으로 기온이 올라가고 빙하가 녹아 호수를 형성하고 바다에서는 쓰나미를 일으키는 시대였습니다.
불안정한 지질 활동으로 대지진으로 바다에서 거대한 파도가 육지를 강타하기도 하였고
39억 년 전 화성의 자기장은 지구의 15%까지 줄어들어 매우 천천히 대기를 잃기 시작했습니다.
37억 년 전의 화성의 자기장은 지구의 5% 이하로 줄었는데, 이때부터 대기는 화성 밖으로 급격히 빠져나가기 시작하였다고 합니다.

결국 화성은 건조해지고 35억 년 전부터 32억 년 전까지 건조 화성 시대가 시작되는데
화성의 표면온도는 영하 50도까지 내려가고 대기는 0.2 기압까지 줄었으며 자기장의 위력은 지구의 0.3%까지 줄어들었습니다.
이때부터는 더 이상 액체 상태의 물이 존재할 수 없게 되었습니다.

화성 자체적으로 보존할 수 있는 대기압까지 감소한 상태라 자기장이 없어도 예전만큼 빨리 대기가 줄지는 않지만,
매우 적은 양이 서서히 쓸리고 있다고 합니다.
하지만 화성 지표면에서도 휘발성 기체들이 올라와 오히려 현재의 대기 상태를 유지하고 있기 때문에 테라포밍이 쉽지는 않습니다.

화성의 미래는 태양이 더 뜨거워지면서 화성의 대기는 날아가기 시작해 지구만큼 태양열을 받게 되는 50억 년 뒤면 수성처럼 대기가 전혀 없는 행성이 되게 됩니다.
[참고로 태양이 거성 단계일 때부터 지구는 이미 멸망합니다..]


3. 화성에서 물과 생명체가 살았던 흔적이 있었을까?
망원경이 발달되지 않았던 시기는 화성 표면에 존재하는 줄무늬를 물이 흐른 듯한 흔적으로 보기도 했습니다.
실제로 많은 연구 결과 아주 먼 과거 화성에는 실제로 표면에 물이 흘렀던 것으로 밝혀졌는데
화성 표면에서 물이 사라진 이유는 화성 역사의 미스터리 중 하나로,
금성만큼 뜨겁지 않고 오히려 지구보다 춥기에 차라리 표면에 언 상태로 남았다면 모를까 물이 증발할 리가 없기 때문이라고 합니다.
기압이 낮아 쉽게 증발할 수는 있다고 해도 지금처럼 화성이 바싹 마를 이유가 없다는 것인데 아직도 천문학자들이 풀지 못한 미스터리라고 합니다
(증발이 되더라도 기체는 대기 내에 여전히 존재하기 때문입니다)

일부 주장에서 화성이 지구보다 중력은 물론 자기장도 약하기 때문에 태양풍에 의해 표면의 수분이 쓸려나갔다는 가설이 있습니다.
자기장이 없으면 대기가 그대로 쓸려나가기 때문입니다.
태양풍에 의해 우주로 쓸려나가는 악순환을 겪으며, 화성의 물이 점차 사라져 갔다는 가설입니다.

게다가 화성에 물이 존재한다는 것은 전기분해를 통해 수소와 산소를 얻을 수 있다는 뜻인데,
이는 화성이 거대한 연료 탱크로 물을 실어 나를 필요 없이 바로 자급자족이 가능한 최적의 우주비행 기지국이 될 수 있음을 시사한다.
수소와 산소 모두 수소 전지와 액체 산소로써 현재의 기술로도 연료로 쓸 수 있기 때문이다.


4. 화성을 테라포밍한다면?
화성을 테라포밍하여 인류가 개척을 할 수 있게 한다는 계획도 있습니다.
NASA와 관련 기업들이 같이 공동 연구로 추산한 결과는 기간은 약 480년, 금액은 약 3조 9천억 달러가 든다고 합니다.

가장 큰 문제는 바로 시간인데.
아직 먼 미래를 위하여 투자를 하기 애매한 부분이 있기 때문입니다.
현재 세계의 국가들은 단기적인 이득과 정치적인 목적에만 돈과 시간을 많이 할애할 뿐이지,
장기적 인류 공동의 목표에는 많이 눈길을 주지 않습니다.

우리 현대인의 기술로 테라포밍을 할 수 있는 유일한 선택지는 화성 밖에 없으며,
다른 행성들은 돈을 쏟아부어도 그 어떠한 방식으로도 테라포밍이 사실상 불가능하다.

수성은 태양과 너무 가까운 거리로 인해 불가능하며,
금성은 두꺼운 이산화탄소 대기와 그로 인한 매우 높은 기압과 온도 때문에 테라포밍을 시도하기에 어렵다는 판정을 받았습니다.
목성형 행성들은 테라포밍을 논의하는 의미조차도 없는데, 이들은 지구형 행성과 같은 지표면의 개념이 사실상 존재하지 않기 때문이다.
(하지만 결국 화성도 2018년 NASA의 연구결과에 따르면 현재 기술로는 불가능에 가깝다고 한다.)

태양풍은 화성이 과거의 물이 풍부하던 행성에서 황무지로 변해버린 원인 가운데 하나로도 꼽히는 만큼
이 문제를 해결하는 것이 가장 먼저라고 합니다.


5. 화성 탐사
화성 탐사는 현재 가장 많이 실행되고 있는데
수성은 사실 접근하기도 어렵고 뜨거운 태양과 가까워 힘들며
가장 가까운 거리가 나오는 금성은 과거에 많은 탐사가 있었으나 베네라 14호 이후 거의 보내지 않는 편인데
이유는 지옥 같은 환경이기 때문에 가치가 화성보다 떨어지는 이유입니다.

이렇듯 화성은 지구에서 거리도 비교적 가깝고 탐사선이 지상에서 활동할 만한 환경이기 때문에,
화성이 탐사하기 가장 유리한 환경을 갖추고 있는 셈입니다.

NASA의 화성 탐사는 1965년 경의 매리너 프로젝트부터 시작했습니다.
과거에 매리너가 보내온 이미지는 보면 '어딜 봐서 저게 화성인가...'라고 할 정도로 화질이 형편없었으나 그때 당시에는 정말 대단한 발견이었습니다.
2015년에는 화성 탐사 50주년을 맞아 나사의 제트추진연구소에 특별 기념 영상을 제작하기도 하였습니다.

화성 탐사는 유독 실패율이 높은데. 그보다 더 먼 거리에 있는 목성, 토성 등의 탐사보다 더 실패율이 높습니다.
미국은 실패가 30% 정도지만 러시아는 무려 91%가 실패했으며. 유럽도 그리 성적이 좋지 않습니다.
그래서 이를 "화성(인)의 저주"라고 부르기도 한다.
가끔 이를 소재삼아 화성인들이 탐사를 방해한다는 풍자글이 실리기도 한다고 합니다.

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