“화성에서 살려면 땅부터 파라” “지표면 아래 수㎞에 물 존재”

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서울신문

2020.12.03. 10:3913,525 읽음 비밀글

 

화성 표면에 폭 40㎞, 깊이 2.5㎞, 길이 500㎞ 이상으로 형성된 ‘다오 밸리스’ 협곡의 모습. 화성 표면에는 이 같은 모양의 협곡들이 많이 있는데 지표수나 지하수로 인해 형성된 것으로 추정된다.유럽우주국(ESA)·미국 럿거스대 제공

 

2015년 개봉한 SF 영화 ‘마션’ 덕분에 익숙한 화성은 지구 바로 옆, 태양계 네 번째 행성이다. 흙에 산화철 성분이 많아 붉은색을 띠고 있어 ‘붉은 행성’이라는 별명을 가진 화성은 신이 인간을 위해 준비한 또 다른 행성으로도 불린다. 이 때문에 많은 나라들이 화성에 관심을 갖고 있다. 지난 7월 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국이 잇따라 화성 탐사선을 발사한 것만 봐도 알 수 있다.

천문학적 비용과 시간이 투입되는 화성 탐사에 많은 나라들이 주목하는 이유는 태양계와 생명체 기원에 대한 해답을 찾기 위한 과학적 관심사와 생명체의 흔적을 발견하고 분석해 인간의 화성 거주 가능성을 판단하기 위한 것이다.

화성은 표면의 토양에 산화철 성분이 많아 붉은색을 띠기 때문에 ‘붉은 행성’이라는 별명으로 불린다. 태양계의 기원을 이해하고 인류의 거주 가능성을 파악하기 위해 많은 우주 선진국들이 화성 탐사에 주목하고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 제공

 

1961년 11월 구소련이 처음 화성탐사선을 발사한 뒤 화성 표면 착륙에 성공한 것은 1975년 미국의 바이킹 1, 2호다. 바이킹 1, 2호는 화성 표면 온도, 대기밀도, 바람의 속도, 토양 분석 등의 임무를 수행했다. 20여년 뒤인 1997년 12월 4일에는 무인 화성탐사선 ‘패스파인더’를 발사했다. 패스파인더 역시 화성의 대기, 기후, 토양과 암석 연구를 목적으로 했지만 새로운 탐사 기술이 적용돼 2018년 ‘인사이트’, 지난 7월 ‘퍼시비어런스’로 발전했다.

현재 화성에서 임무를 수행하고 있는 화성탐사선 인사이트는 이전 탐사선들과 달리 화성 내부 구조와 지진 활동에 대한 탐사를 진행 중이다. 인사이트가 보내온 자료들을 바탕으로 미국 럿거스대 지구행성과학과, 다트머스대 공학부, 루이지애나주립대 지질학 및 지구물리학과, 행성과학연구소(PSI) 공동연구팀은 화성에서 생명체가 살기 가장 좋은 지역은 지표면 아래 수킬로미터라는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 12월 3일자에 발표했다.

SF 영화 ‘마션’은 주인공이 화성에 홀로 남아 구조를 기다리며 고군분투하는 모습을 그리고 있다. 영화에는 소변을 재활용하는 등의 방법으로 물을 확보해 감자를 재배하는 장면이 나온다. 화성에서 적당한 온도와 물의 안정적 확보를 위해서는 땅 위가 아닌 지하 깊이 내려가야 한다는 연구 결과가 나왔다.IMDb 제공

 

이번 연구는 천문학계의 오랜 수수께끼 중 하나인 ‘어두운 젊은 태양 역설’을 해결하는 데도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 어두운 젊은 태양 역설은 지구를 비롯한 행성들이 탄생하고 얼마 되지 않았을 때인 약 40억년 전후에 태양은 지금보다 훨씬 약했던 상태이기 때문에 초기 지구나 화성 표면은 온도가 매우 낮아 물이 있었다면 얼어붙었어야 했다는 것이다. 그렇지만 지질학적 지표로 알 수 있는 41억~37억년 전 화성 표면에는 얼음이 아닌 액체 상태의 물이 풍부했다는 것이다. 지질학적 증거와 기후학적 모델의 모순이 어두운 젊은 태양 역설이다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 초기 화성 대기권은 지구와 마찬가지로 이산화탄소와 수증기로 가득 차 온실효과를 보여 장기간 따뜻하고 습한 상태를 유지했을 것으로 추정했다. 또 이후 행성자기장의 손실로 인해 공기층이 희박해지고 기온이 하락하면서 지표면에서는 액체 상태의 물을 찾아보기 힘들게 됐다고 설명했다. 그렇지만 지구와 같은 암석형 행성인 화성, 금성, 수성은 우라늄, 토륨 같은 방사성 원소를 갖고 있어 방사능 붕괴 현상으로 열을 발생시키기 때문에 지표면 아래 깊은 곳에서는 여전히 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 것이라고 결론 내렸다.

이 때문에 연구팀은 화성에서 생명체 흔적을 찾기 위해서는 지표면이 아닌 물이 존재할 것으로 추정되는 지표면 아래로 깊이 들어가야 할 것이라고 밝혔다.

연구를 주도한 루엔드라 오자(행성지질학) 럿거스대 교수는 “탐사선 인사이트와 내년에 화성에 착륙할 퍼시비어런스가 보내올 추가 자료들로 화성의 거주 가능성과 지열의 역할에 대해 더 명확하게 파악할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

 

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