[홍태경의 지구 이야기] 화성 여행에 필요한 준비물/연세대 지구시스템과학과 교수

홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

지난 7월 20일 아마존 창립자 제프 베이조스는 상공 100㎞까지 올라 무중력 체험을 하며 성공적인 우주여행을 했다. 그보다 일주일가량 앞선 7월 11일에는 리처드 브랜슨 버진그룹 회장이 탑승한 우주선도 대형 항공기에 실려 이륙한 뒤 엔진을 점화해 상공 86㎞까지 올랐다. 민간 분야로 확대된 우주여행의 시작을 알리는 기념비적인 일들이다.

이제 인류의 우주 탐험은 새로운 전기를 맞았다. 지구 밖 행성에 인류가 직접 가 볼 날도 머지않았다. 이런 가운데 7월 23일에는 미국 화성 로봇탐사선 인사이트 자료를 분석한 세 편의 논문이 ‘사이언스’에 실렸다. 2018년 11월에 화성 표면에 착륙한 인사이트가 설치한 지진계에는 2019년 2월부터 현재까지 화성 지진 자료가 꾸준히 쌓이고 있다.

이번 논문은 지난 2년 동안의 화성 지진 자료와 지구물리 관측자료를 바탕으로 화성 내부 구조를 밝힌 것이다. 분석에는 1700~4100㎞ 떨어진 거리에서 발생한 지진 43건이 활용됐다. 지하 50~70㎞ 깊이에서 발생한 이 지진들의 크기는 규모 3~4 정도로, 지구에서는 매년 수천 회 발생하는 수준이다.

화성의 깊은 곳을 통과해 기록된 지진파 분석을 통해 확인된 화성의 내부 모습은 흥미롭다. 화성 지각의 두께는 39~72㎞이고, 2~3개의 층으로 나뉘어 있다. 화성의 지각 두께는 지구의 두꺼운 대륙 지각과 유사하다. 화성 지각에는 지구 맨틀에 비해 13~21배가량 많은 방사성동위원소를 포함하고 있고 많은 열까지 내고 있다. 화성 표면에서 보이는 큰 분지들이 운석 충돌뿐 아니라 화성 내부의 열에 의해 발달한 것일 가능성도 조심스럽게 제시됐다. 하지만 현재의 화성 표면에서 측정되는 열류량은 지구의 대륙 내에서 측정되는 열류량보다도 낮아 화성이 빠르게 식고 있음을 보여 주고 있다.

화성 핵의 반지름은 1830㎞가량으로, 지표에서 1570㎞ 깊이에 핵이 있다. 화성 반지름의 53%를 핵이 차지하는 셈이다. 화성 핵의 크기는 지구에서 핵이 차지하는 크기와 유사하지만 당초 예상했던 화성 핵 크기보다는 크다. 흥미로운 점은 화성의 핵이 지구의 외핵처럼 액체임이 확인된 것이다. 화성 핵 경계부에서 반사돼 돌아오는 지진파 분석을 통해서였다. 지구와 같은 고체 상태 내핵의 존재 여부는 추가 확인이 필요하다.

화성 핵의 밀도는 지구 핵 밀도의 절반에 불과하다. 철과 니켈이 주성분인 핵 내에 상당한 양의 가벼운 원소가 포함돼 있음을 의미한다. 액체 상태의 핵이 존재함에도 현재 화성엔 행성 자기장이 없다. 화성 지각 암석 내에 많은 잔류 자기장 흔적이 보이는 것과 대비된다. 행성 자기장이 소멸된 이유는 앞으로 규명돼야 할 부분이다. 이처럼 화성은 지구와 여러모로 닮은 듯 다른 모습을 보인다.

지구에 비해 태양으로부터 멀리 떨어진 화성의 일교차도 크다. 태양풍과 우주로부터 오는 유해한 전파를 막아 줄 행성 자기장도 없다. 지표는 건조하고 낮엔 많은 바람과 먼지가 날린다. 물은 지각 내에 확인되지만 음용 가능성은 불확실하다. 오지 탐험에 필수적인 나침반도 작동하지 않는다.

상황이 이렇다 보니 화성 여행에는 준비할 것도 많다. 자외선으로부터 피부를 보호하는 선크림과 흙먼지를 막아 주는 보호 안경, 두툼한 방한외투, 물을 충분히 담을 수 있는 물통은 필수다. 화성 궤도를 돌고 있는 인공위성을 활용할 수 있을 테니 오지에서의 위치 확인을 위해 GPS도 가져가자. 화성 여행 준비물을 마련할 날이 곧 오길 고대한다.

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