화성에도 미세먼지 존재? ‘화성 사계절’ 기록한 큐리오시티

물론 지역에 따라서 큰 차이기 있지만, 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울의 사계절이 존재한다. 한 가지 재미있는 사실은 화성 역시 그렇다는 점이다.

화성에서 현재 활약 중인 미국항공우주국(NASA)의 로버(탐사로봇)는 큐리오시티와 오퍼튜니티 2대이다. 오퍼튜니티가 선배지만, 화성의 기후를 정밀하게 측정하는 이동 관측소를 탑재한 쪽은 덩치가 훨씬 큰 큐리오시티다. 최근 NASA는 큐리오시티가 2번의 ‘화성년’(Martian year, 지구 날짜로 687일)을 지났다고 발표했다. 다시 말해 화성에서 봄, 여름, 가을, 겨울을 2번 보냈다는 의미다. 덕분에 과학자들은 화성의 기후에 대한 여러 가지 정보를 얻을 수 있었다.

- 화성의 계절

지구에 사계절이 있는 가장 큰 이유는 자전축이 공전 궤도면에 23.5도 정도 기울어져 있기 때문이다. 화성 역시 25도 정도 기울어져 있어 지구처럼 사계절이 있을 뿐 아니라 남반구와 북반구의 계절이 반대다. 화성이 지구와 다른 점은 궤도가 화성보다 훨씬 타원이라서 그 영향도 많이 받는다는 것이다. 화성은 태양에 가장 가까울 때 2억670만km, 가장 멀 때 2억4920만km로 (대략 지구-태양 거리의 1.38배와 1.67배) 상당한 차이가 있어 이로 인해 도달하는 태양에너지의 양이 꽤 차이가 있다. 당연히 이로 인해서 온도도 크게 변한다.



이런 공전 궤도와 자전축의 조합은 현재 큐리오시티 로버가 있는 게일 크레이터에서 겨울이 길고 여름이 짧아지는 양상으로 나타난다. 하지만 더 독특한 특징은 계절에 의한 온도 변화보다 오히려 밤낮의 기온 차이가 더 크다는 것이다. (그래프 참조) 화성의 대기 밀도가 낮은 데다 지구처럼 열을 보존하는 역할을 하는 바다가 없으므로 낮과 밤의 기온 차이가 극단적으로 커지기 때문이다.

- 계절에 따라 기압이 변한다?

화성은 지구보다 춥고 건조하다. 큐리오시티가 있는 게일 크레이터는 낮에는 섭씨 15.9도까지 오르기도 하지만 밤에는 영하 100도까지 떨어질 수도 있다. 화성의 수증기 압력은 지구 대기의 1/1000 이하에 불과하다. 물론 대기 밀도 자체도 지구의 해수면과 비교해서 1% 이하다.

그런데 춥고 건조한 것만이 화성 대기의 특징은 아니다. 화성 대기에서 더 흥미로운 사실은 계절에 따라 압력이 변한다는 것이다. 화성 대기 성분의 대부분을 차지하는 이산화탄소는 화성의 낮은 기온에서 드라이아이스로 존재한다. 그래서 화성이 추워지면 이산화탄소가 얼어서 대기압력이 감소하고 더워지면 드라이아이스가 기화되어 압력이 올라간다.

다행히 지구는 공전 궤도가 원에 가까워 1년 동안 받는 태양에너지의 양이 상대적으로 일정한 데다, 대기의 주성분인 산소와 질소가 계절에 따라 얼어붙을 정도로 기온이 낮지 않기 때문에 1년 내내 압력이 거의 일정하다. 이런 사실을 고마워하는 사람은 별로 없지만, 우리는 사실 지구 공전궤도의 혜택을 보면서 살고 있다.



- 화성에도 미세 먼지가 있다?

화성의 대기 압력은 매우 낮은 편이지만, 그래도 바람이 분다. 그리고 이 바람에 미세한 먼지 입자와 모래가 날린다. 화성의 중력이 지구의 1/3에 불과한 데다 표면에는 고운 모래와 먼지 입자가 많기 때문이다. 큐리오시티가 있는 게일 크레이터의 경우 봄과 여름에는 먼지로 탁해져 가시거리가 30km까지 줄어들지만, 겨울철에는 130km에 달할 만큼 길어진다. 비록 우리가 화성의 공기를 직접 들이마실 가능성은 없지만, 화성의 공기는 주로 봄철과 여름철에 가장 나쁜 셈이다.

큐리오시티 로버에는 화성 기상관측소라고 할 수 있는 로버 환경 관측소 (Rover Environmental Monitoring Station (REMS))가 있어 화성의 기후를 끊임없이 관측한다. 덕분에 우리는 화성의 계절에 대해서 매우 많은 사실을 알아냈다. 앞으로도 더 많은 연구가 진행될 것이다.

사진=ⓒ포토리아(맨위), NASA

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com