[홍태경의 지구 이야기] 화성 탐사가 풀어줄 궁금증

입력 : ㅣ 수정 : 2018-06-12 00:47

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2015년 개봉돼 큰 화제를 모은 영화 ‘마션’은 화성 탐사 중 낙오한 우주인이 지구로 귀환하는 과정을 담고 있다. 지구에서 5784만㎞ 떨어진 행성에 고립된 주인공의 생존을 위한 눈물겨운 노력이 황량한 풍광을 배경으로 실감나게 묘사됐다.
홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수
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▲ 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

수성, 금성과 더불어 지구형 행성 중 하나로 꼽히는 화성에 대해 알려진 것은 그리 많지 않다. 지름 6800㎞로 지구 절반에 해당하는 크기를 갖고 있고, 지구 중력의 38%에 불과한 화성의 내부 구조는 여전히 베일에 싸여 있다.

화성에 대한 인류의 탐사 역사는 1960년대로 거슬러 올라간다. 1965년 미국 매리너 4호가 근접 촬영한 화성 사진이 지구로 전송되면서 화성의 모습이 인류에게 처음 공개됐다. 이후 구소련, 유럽연합, 미국에서 발사한 탐사선들이 다양한 조사를 진행해 왔다.

2012년 화성에 착륙한 탐사선 ‘큐리오시티’는 카메라 17대와 2.1m의 로봇팔을 갖추고 초속 4㎝로 움직이며 여러 조사를 수행했다. 약 1년 동안 화성 표면을 이동하며 찍은 총 2만 6700여장의 사진이 지구로 전송됐다. 또 5㎝가량의 지표 굴착을 통해 암석과 토양의 광물화학적 특성도 분석했다.

미국 항공우주국(NASA)은 지난 5월 5일 새로운 화성 탐사선 ‘인사이트’를 발사했다. 인사이트는 오는 11월 말 화성 적도 지역 평원에 착륙할 예정이다. 이번 화성 탐사선은 그간의 탐사 목적과는 달리 새로운 장비들을 갖춘 점에서 주목받고 있다. 이전 탐사선이 물과 생명체 흔적을 찾는 조사에 역점을 두었다면 인사이트는 지진학, 측지학, 열류량 연구를 통한 지구형 행성의 성장과 진화에 관한 이해를 목표로 하고 있다.

인사이트에 탑재된 지진계는 화성 표면에 설치돼 화성에서 발생하는 지진 정보를 기록하게 된다. 이 지진계는 화성 표면과 내부에서 일어나는 다양한 충격을 기록할 것이다. 지구와 같은 판구조 운동 여부와 운석 충돌 빈도에 관한 정보는 기본이다. 관측된 지진파를 통해 행성 내부 구조도 이해할 수 있다. 지구에 비해 대기 밀도가 훨씬 작은 화성에서 일어나는 기상 현상에 대한 실마리도 지진파 배경 잡음 분석을 통해 확인할 수 있을 것으로 기대된다.

또 로봇팔 형태의 탐지기를 지표 하부 5m 지점까지 넣어 지표로 전달되는 시간당 열 전달량을 측정할 예정이다. 이 열류량을 통해 화성 핵 내에 존재하는 방사성동위원소의 구성 비율과 화성 생성 초기에 축적된 열 에너지양을 추론할 수 있다. 이것은 화성을 포함한 태양계의 생성 초기 환경을 알려 주는 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다. 화성 내부의 열류량 분포를 통해 지구와 같은 맨틀 대류나 판구조 운동의 존재 유무도 함께 알아낼 수 있다.

인사이트 외관에 설치된 라디오 안테나는 지구와 교신하며 화성 표면의 변형 정도를 측정한다. 이 측지 기술은 수㎝의 변화까지 감지할 수 있다. 액체 상태의 핵이 존재하는 경우 공전 궤도상 위치 변화에 따라 액체 핵과 외곽의 고체 암석권 운동량의 차이가 발생하고 화성 북극축의 흔들림 현상이 발생할 수 있다. 북극축 흔들림의 크기를 통해 액체 핵의 크기를 추론하고 화성의 약한 자기장 형성 원인을 이해할 수 있을 것으로 보인다. 이처럼 인사이트 탐사를 통해 행성으로서 화성의 진화 정도를 파악할 수 있다.

막대한 자금이 소요되는 화성 탐사의 이유는 단순한 ‘호기심’ 때문만은 아니다. 행성으로서 화성이 겪고 있는 다양한 현상을 관측해 우리 지구가 맞이하게 될 미래에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있기 때문이다. 화성 내부 구조는 우리 지구가 겪어야 할 미래일 수 있다.

인사이트의 활동 기간은 화성력 1년, 지구력 2년가량으로 보고 있다. 화성 탐사를 통해 화성뿐만 아니라 행성으로서 지구의 생성, 성장, 진화에 대한 이해가 높아질 것으로 기대된다. 인류세라는 새로운 지질 시대를 열고 있는 인간의 활동 영역이 우주로 확대되고 있다.
2018-06-12 29면
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