화성 거주 가능성 높였다…기온 10도 높이는 방법 찾아

테라포밍으로 지구와 비슷한 환경을 형성한 화성 상상도. 위키미디어 제공.

화성, 금성 등을 지구와 비슷한 환경으로 만드는 것을 '테라포밍'이라고 한다. 과학자들은 오래전부터 지구가 아닌 행성을 지구의 환경과 유사하게 만드는 방법을 연구해왔다.

에드윈 S. 카이트 미국 시카고대 지구물리학과 교수 연구팀은 화성에 존재하는 물질을 이용해 열을 가두면 화성이 따뜻해지면서 지구 환경과 보다 비슷해진다는 시뮬레이션 결과를 7일 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다. 

연구팀은 화성 대기에 작은 입자들을 주입하는 것으로 수개월 내에 화성 기온을 10℃ 이상 올릴 수 있다는 점을 발견했다. 얼음을 액체로 바꿔 물을 사용할 수 있는 환경을 형성할 수 있게 된다는 의미다. 

이 계획을 실현하려면 연간 약 200만톤의 입자들이 필요할 것으로 추산됐다. 연구팀은 화성 먼지에서 쉽게 구할 수 있는 성분들로 입자들을 제조할 수 있다는 점에서 실현 가능성이 있다고 설명했다. 

현재 화성의 물은 극지방 만년설과 토양 아래 얼음 상태로 존재한다. 화성은 대기층이 얇고 햇빛 세기가 약해 평균 기온이 지구보다 낮아 물이 얼음 상태로 존재하고 농작물을 기르거나 인간이 생활하기에 적합한 기온이 아니다. 

연구팀은 지구에서 환경 파괴의 원인이 되고 있는 지구 온난화 현상이 화성에서는 오히려 생존에 도움이 되는 요인이 될 것으로 보고 인공적으로 화성에서 온실 효과를 일으킬 수 있는 방법을 고안했다. 

지구에서는 대기 중의 수증기나 이산화탄소 등이 적외선 복사를 흡수해 열을 가두고 지표면 온도를 높이는 온실효과를 일으킨다. 연구팀은 화성 대기에서 수증기나 이산화탄소처럼 열을 가둘 수 있는 물질을 찾는 시도를 진행했다. 

앞선 연구자들은 헤어스프레이에 쓰이는 오존 파괴 화합물인 ‘프레온 가스’의 대기 중 농도를 높이는 방법이나 투명하고 가벼운 고체 에어로젤인 ‘실리카 에어로젤’ 타일을 땅에 깔아 토양 열을 가두는 방법으로 화성 온도를 높이는 방법을 제안했다. 

하지만 이 두 가지 방법은 비용이 많이 든다는 한계가 있다. 화성에는 프레온 가스가 희박하고 실리카 에어로젤은 인간의 제조 과정이 필요하기 때문에 결국 지구에서 화성으로 수송하는 비용이 투입된다.  

연구팀은 화성에 풍부하게 존재하는 물질을 이용해 화성 온도를 높일 수 있는 방법을 강구했다. 화성이 붉은색을 띠는 것과 관련이 깊은 철과 알루미늄을 이용해 온도를 높일 수 있는 방법을 찾았다. 철과 알루미늄으로 9μm(마이크로미터. 100만분의 1미터) 길이의 막대를 제조하는 것이다. 

연구팀은 이 막대 입자들이 빛과 어떻게 상호작용하는지 시뮬레이션을 진행했다. 그 결과 매년 200만톤의 막대 입자를 화성 지표면에서 10~100m 높이의 대기에 주입하면 바람을 타고 더 높은 고도로 올라가 대기권 밖에 정착한다는 점을 발견했다. 이 과정은 기존 대기 온도 상승 전략보다 5000배 적은 물질로 수개월 내 화성 온도를 10℃ 상승시킬 수 있는 방법이다. 

단 화성 온도를 높이는 것은 화성이 인간이 살 수 있는 환경이 되는 하나의 조건에 불과하다. 지구 대기의 산소량은 21%인 반면 화성은 0.1%에 불과하다. 화성 기압은 지구의 150분의1이고 자외선을 차단하는 오존층은 없다. 화성 토양에는 작물을 재배할 수 없는 독성이 있다. 

연구팀은 "화성 온도를 높이는 것이 곧 화성에 거주할 수 있다는 의미는 아니다"라며 "하지만 지구에서 운송할 필요 없이 화성에서 채굴한 원료로 온도를 높일 수 있는 방법을 찾았다는 것만으로도 매우 고무적인 부분"이라고 설명했다.

<참고 자료> 
doi/10.1126/sciadv.adn4650

[문세영 기자 moon09@donga.com]