[아하! 우주] 화성은 지금도 물을 잃고 있다?

화성은 오늘날 춥고 건조한 행성이지만, 30-40억 년 전에는 지구처럼 바다와 강이 있는 따뜻한 행성이었다. 과학자들은 화성 탐사선과 로버가 보내온 자료를 분석해 이를 뒷받침하는 증거를 다수 발견했다. 화성이 지금처럼 건조하고 추운 행성이 된 것은 단순히 태양과의 거리가 먼 것만이 아니라 지구보다 약한 중력과 자기장 때문에 대부분의 물과 대기가 우주로 달아난 데 있다.

그렇다고 해서 현재 화성에 물이 전혀 없는 것은 아니다. 과학자들은 화성이 본래 가진 물의 80%를 잃어버렸다고 생각하지만, 아직도 상당한 양의 물이 지표 아래 존재한다고 보고 있다. 그리고 화성의 극지방에는 드라이아이스와 함께 물의 얼음 역시 존재한다. 그런데 놀랍게도 화성의 낮은 기온에도 불구하고 이 물의 일부는 수증기로 변해 결국 우주로 달아난다.

독일과 러시아의 과학자들은 이 과정을 규명하기 위해 화성 대기 중 수증기 분포를 시뮬레이션하고 이를 실제 관측 데이터와 비교해 그 과정을 규명했다. 통상적으로 화성의 대기는 너무 건조하기 때문에 대기 상층부까지 올라가는 수증기는 극소량에 불과하다. 하지만 화성 대기 중 수증기가 급격히 증가하는 시기와 장소가 있다. 바로 남반구의 여름이다.

화성 역시 지구처럼 사계절이 존재하는데, 지구와 다른 부분은 궤도가 더 길쭉한 타원형이어서 남반구의 여름이 훨씬 북반구의 여름보다 훨씬 기온이 높다는 점이다. 따라서 2년마다 화성의 남극에서 평소보다 많은 양의 수증기가 방출된다.

물론 그렇다고는 해도 지구 대기에 비해 여전히 춥고 건조하지만, 대기권 상층까지 도달하는 수증기는 증가한다. 화성에는 지구 같은 강한 자기장이 없기 때문에 여기까지 도달한 물 분자는 수소와 수산기(OH)로 분해된 후 우주로 쉽게 탈출한다. 만약에 모래 폭풍이 발생하면 미세 입자가 태양열을 더 많이 흡수해서 이 과정을 촉진할 수 있다.

이 과정이 반복되면 결국 화성의 남극에 있는 얼음도 점점 사라질 것이다. 미래의 화성은 점점 더 건조해질 것이다. 하지만 화성의 지표 아래 상당한 양의 빙하나 혹은 액체 상태의 물이 존재할 가능성은 여전하다. 미래 화성 탐사에서 가장 중요한 목표는 이 물을 찾는 것이다. 여기에 화성 생명체에 대한 단서와 미래 인류를 위한 귀중한 자원이 숨어 있을 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com