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“화성에서 산소 사라진 원인은 태양풍 활동 때문”

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“화성에서 산소 사라진 원인은 태양풍 활동 때문”

2015.11.06 07:00
지난해 9월 화성 궤도에 진입해 1년여 화성 대기를 탐사해온 미국항공우주국(NASA)의 탐사선 ‘메이븐’. 메이븐의 관측 데이터를 토대로 NASA는 5일(현지 시간) “태양풍의 영향으로 화성 대기가 사라졌다”고 밝혔다.  - NASA 제공
지난해 9월 화성 궤도에 진입해 1년여 화성 대기를 탐사해온 미국항공우주국(NASA)의 탐사선 ‘메이븐’. 메이븐의 관측 데이터를 토대로 NASA는 5일(현지 시간) “태양풍의 영향으로 화성 대기가 사라졌다”고 밝혔다.  - NASA 제공
화성은 한때 물이 흐르고 생명체가 존재했을 가능성이 있는 것으로 알려졌다. 하지만 지금은 대기압이 지구의 0.6%에 불과할 만큼 대기가 매우 희박하고 이런 대기마저 대부분 이산화탄소(96%)로 이뤄져 생명체가 살기에는 가혹한 환경이다. 산소는 0.15% 수준으로 극소량이 존재한다.
 
미국 항공우주국(NASA)은 5일 오후 2시(현지 시간) 워싱턴 본부에서 기자회견을 열고 “당초 화성 대기에는 산소가 다량 존재했지만 태양에서 불어닥친 태양풍의 영향으로 대부분 사라졌다는 사실을 처음 확인했다”고 밝혔다. 화성 대기에서 산소가 사라진 원인이 과학적으로 규명된 것은 이번이 처음이다. NASA는 이 같은 내용을 과학저널 ‘사이언스’ 6일 자에 논문 4편으로 동시에 발표했다.
 
이번에 활약한 탐사선은 ‘메이븐(MAVEN·Mars Atmosphere and Volatile Evolution)’으로 이름처럼 화성의 대기를 탐사하기 위해 2013년 11월 발사됐다. 메이븐은 10개월간 7억1100만 ㎞를 날아 2014년 9월 화성 궤도에 진입하는 데 성공했다. 메이븐은 이후 지금까지 1년여간 화성 상공 150~6200㎞의 타원 궤도를 돌면서 화성 상층부의 대기와 이온권, 태양풍의 영향 등을 면밀히 조사해 왔다.
 
메이븐은 거대한 태양전지판을 몸통 양쪽에 달고 있어 쫙 펼칠 경우 스쿨버스만큼 길어지고, 무게는 약 2.4t으로 스포츠유틸리티차량(SUV)과 비슷하다.
 
NASA 연구진이 메이븐에 달린 이온측정기가 수집한 데이터를 분석한 결과 태양 활동이 강력해질수록 화성 대기 상층부의 이온이 화성 대기에서 이탈하는 현상이 증가한다는 사실이 밝혀졌다. 태양풍이 화성 대기에 부딪힐 때 생긴 충격으로 화성의 공기가 대기권 바깥으로 밀려난 것이다.

화성의 자기장도 영향을 미쳤다. 올해 3월 8일 태양 표면의 코로나(홍염)에서 플라스마 입자가 방출됐을 때 화성 대기 상층부를 관측한 결과 이들 플라스마 입자의 영향으로 화성 자기장이 약 500㎞까지 치솟는 등 심하게 요동쳤다. 

지구 자기장이 태양폭풍으로부터 지구 대기를 보호하듯 화성 자기장도 화성 대기를 보호한다. 하지만 화성 자기장이 태양폭풍으로 인해 크게 교란되면서 오히려 화성 대기의 이온 이동을 부추겼고, 화성 공기는 한층 더 빠른 속도로 대기권을 탈출했다. 메이븐의 관측 결과 이때 이온 탈출 속도는 평소의 10배에 달했다. NASA는 화성 대기가 이런 식으로 서서히 오랜 기간에 걸쳐 희박해지는 과정을 거친 것으로 추정했다.
 
브루스 자코스키 미국 콜로라도대 교수는 “지금까지는 화성 자기장이 약해 화성 대기가 사라진 것으로 추정했다”며 “이번 연구로 태양풍과 화성 대기 사이의 상호작용을 이해하는 데 큰 도움이 될 것이며 기존 학설을 일부 수정할 필요도 있을 것”이라고 밝혔다.
주광혁 한국항공우주연구원 달탐사연구단 책임연구원은 “이 결과대로라면 화성은 시간이 지날수록 점점 더 대기가 희박해질 것”이라며 “3월에 측정한 화성 상층 대기 데이터가 결정적인 힌트를 준 것 같다”고 말했다.
 
NASA는 1997년 무인 탐사 로봇 ‘소저너’를 화성에 착륙시킨 이후 꾸준히 화성 탐사를 진행해 왔다. 2004년엔 쌍둥이 로봇 ‘오퍼튜니티’와 ‘스피릿’을, 2012년엔 ‘큐리오시티’를 화성에 안착시키는 등 지금까지 화성 궤도 외에 화성 표면 탐사에 나선 로봇만 4대다. NASA는 2030년 우주인을 화성에 보낼 계획이다.
 

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