아하! 우주

[아하! 우주] 지구와 똑 닮았네…녹색으로 빛나는 화성의 대기광

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▲ 화성의 대기광을 관측하는 엑소마스 TGO의 개념도. 사진=ESA

지구는 스스로 빛을 내는 항성이 아니라 태양 같은 항성이 내는 별을 반사하는 행성이다. 하지만 지구가 태양 에너지를 받아 빛을 내는 방식은 반사만 있는 것은 아니다. 화려한 빛의 춤사위를 보여주는 오로라의 경우 태양풍에서 나온 하전 입자가 대기권 상층부의 입자와 충돌해 생긴다. 오로라만큼 유명하지는 않지만, 역시 태양 에너지에 의한 대기 상층부의 발광 현상으로 대기광(Airglow)이 있다.

대기광은 대기 상층부 입자가 태양 에너지를 받아 이온화되었다가 결합하거나 충돌하면서 생기는 빛으로 오로라보다 어둡기 때문에 지상에서는 관측이 어렵다. 하지만 국제우주정거장(ISS)이 있는 위성 궤도에서는 지구를 둘러싼 희미한 빛을 쉽게 관찰할 수 있다. 과학자들은 대기광이 지구에만 있는 현상이 아니라 대기를 지닌 다른 행성에서도 볼 수 있는 현상이라고 여겨왔다. 예를 들어 지구 대기 밀도의 1%에 불과한 희박한 대기를 지닌 화성에서도 대기광 현상은 생길 수 있다. 그러나 이론적 예측에도 불구하고 화성 탐사선들은 이를 관측하는 데 실패했다.

벨기에 리에주 대학의 장-클로드 제라드가 이끄는 연구팀은 유럽우주국(ESA)의 엑소마스 TGO(Trace Gas Orbiter) 관측 데이터를 분석해 화성에서 산소가 내놓는 녹색 대기광의 존재를 증명했다. 화성의 대기광은 이미 40년 전에 이론적으로 예측되었으나 실제로 관측된 것은 이번이 처음이다.

▲ 국제우주정거장에서 보이는 지구의 대기광. 사진=ESA

연구팀은 화성의 대기광이 이론적 예측과 비슷하게 80㎞ 고도에서 가장 강하고 120㎞ 고도에서 두 번째로 강하다는 사실을 확인했다.

화성 대기를 연구할 목적으로 발사된 엑소마스 TGO는 2019년 4월과 12월에 화성 대기 상층부에서 산소가 내는 녹색 파장의 빛을 검출해 각 고도에서의 강도까지 확인했다. 과학자들은 이를 통해 화성의 대기가 희미한 빛을 낼 뿐 아니라 어떤 구조로 되어 있는지 더 입체적으로 이해할 수 있게 됐다.

이번 연구는 화성의 대기가 지구처럼 신비로운 녹색 빛에 둘러싸여 있다는 사실을 보여줬다. 언젠가 미래에 우주 비행사가 화성 궤도에 진입한다면 이 신비로운 모습을 찍어 지구로 전송해줄지도 모른다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com 

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