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화성 탐사선 피닉스호의 물 찾기

지하수 있다면 화성 녹화, 인류 거주 가능?

  • 이한음 과학평론가 lmgx@naver.com

화성 탐사선 피닉스호의 물 찾기

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화성 탐사선 피닉스호의 물 찾기

피닉스호가 5월25일 촬영한 화성 북극권 얼음사막의 표면 사진.

1969년 미국은 화성 옆을 지나갈 탐사선 두 기를 발사했다. 마리너 6호와 7호였다. 두 탐사선은 화성에서 약 3500km 떨어진 우주 공간에서 더 상세한 사진을 찍어 보냈다.

1971년 미국과 러시아는 화성 옆을 지나가는 것이 아니라 화성 궤도를 돌 탐사선을 발사했다. 미국은 마리너 9호를, 러시아는 마르스 2호와 3호를 화성 궤도에 진입시키는 데 성공했다. 탐사선들은 화성을 돌면서 기온, 지형, 대기 조성 등을 조사했다. 마르스 3호는 먼지 폭풍이 이는 화성 표면으로 착륙선을 내려 보내는 데 성공했지만, 교신이 예기치 않게 끊기고 말았다. 러시아는 1974년에도 마르스 6호를 통해 착륙선을 내려 보내려 했으나 실패했다.

스피릿이 발견한 흰 광물

1975년 미국은 화성 궤도를 도는 위성과 착륙선으로 구성된 탐사선 2대를 발사했다. 바이킹 1호와 2호였다. 1976년 7월 바이킹 1호는 무사히 화성 표면에 착륙했다. 바이킹 1호는 북위 20도 지점을 돌아다니면서 날씨를 조사하고 토양 시료를 채취해 분석했다. 이어 9월에는 바이킹 2호가 북위 약 47도 지점에 착륙해 마찬가지로 대기와 토양 자료를 지구로 보냈다. 두 착륙선 바이킹 2호와 1호는 각각 1980년과 1982년까지 맡은 임무를 충실히 해냈다.

화성 표면에 다시 탐사선이 착륙한 것은 1997년 6월이다. 패스파인더호였다. 패스파인더호는 역추진 로켓으로 낙하 속도를 줄이긴 했지만, 에어백에 싸인 상태로 화성 표면에 사실상 내동댕이쳐지는 색다른 방식을 쓴 착륙선이었다. 패스파인더호는 착륙한 뒤 에어백을 벗고 소저너라는 무인 탐사 로봇을 발진시켰다. 소저너는 6개의 바퀴로 화성 표면을 돌아다니면서 탐사 자료를 전송하다가 9월에 교신이 끊겼다.



1999년 1월 미국은 화성 남극에 착륙해 조사할 마스폴라랜더호를 발사했다. 불행히도 이 착륙선은 대기로 진입한 뒤 소식이 끊겼다. 미 항공우주국은 역추진 로켓이 너무 일찍 꺼지는 바람에 탐사선이 지상에 충돌해 부서진 것이 아닐까 추측했다. 이 사고로 미국은 화성 탐사 계획을 재검토하기로 했다. 하지만 화성 궤도를 돌 위성들은 계속 보냈다. 유럽우주국도 보냈다.

2003년 미국은 화성 표면으로 탐사선을 보낸다는 계획을 재개했다. 2004년 1월 낙하산과 역추진 로켓과 에어백을 장착한 무인 탐사 로봇 스피릿과 오퍼튜니티가 무사히 화성의 적도 부근에 떨어졌다. 두 로봇은 표면을 돌아다니면서 토양과 암석과 광물의 조성, 생성 과정, 특징 등을 조사했다. 또 과거에 물이 있던 흔적이 있는지, 물을 머금거나 물을 통해 형성된 광물이 있는지, 과거에 생명이 살 만한 환경이었는지를 조사했다.

스피릿과 오퍼튜니티는 궤도 위성들을 통해 관측한 내용이 맞는지 구체적으로 확인시켜주는 기능도 했다. 원래 미 항공우주국은 그랜드캐니언보다 훨씬 더 긴, 고대에 강바닥이었다고 추정되는 깊숙한 곳에 스피릿을 착륙시켰다. 하지만 거기에는 퇴적물도, 물이 흘렀다는 흔적도 전혀 없었다. 화산암의 잔해와 먼지, 모래 같은 것뿐이었다.

그러던 어느 날 스피릿이 아주 미끄러운 흙 위를 지나갈 때 흙이 벗겨지면서 하얀색을 띤 광물이 드러났다. 그것은 철과 마그네슘이 풍부한 수화 황산염 퇴적물이었다. 지구에서 그런 물질은 소금물이 증발하는 곳이나 지하수가 화산 분출물과 반응하는 곳에서 주로 생긴다. 따라서 이 물질은 과거에 화성에 물이 있었음을 시사했다. 그렇다면 화성 위성사진에서 자주 볼 수 있는 대규모 강어귀나 삼각주 같은 형태의 지형들이 정말로 물이 흐른 흔적일 수도 있다.

화성의 물은 지하에서 흐른다?

이미 화성의 궤도 탐사선은 물이 있었거나 있음을 시사하는 자료들을 내놓고 있었다. 유럽우주국의 화성 궤도 탐사선 마스익스프레스가 전송하는 자료를 연구하던 과학자들은 2004년 화성 남극 빙원에서 물 얼음과 이산화탄소 얼음을 검출했다고 발표했다. 흙과 뒤섞여 있어서 전에는 알아보지 못했지만, 적외선 장치로 분석하니 물이었다고 한다. 남극지역의 약 85%는 이산화탄소 얼음이지만, 15% 정도는 물 얼음이라는 것이다.

탐사선들이 보낸 자료들을 분석하는 다른 연구자들도 잇달아 고무적인 연구 결과를 내놓았다. 화성에 빙하 현상이 일어났다거나, 적도에 수백m 폭의 얼음 띠가 있다는 주장도 나왔다. 많은 연구자가 화성이 형성된 초기인 38억~35억년 전에는 엄청난 양의 물이 있었으며, 지금 화성에서 관측되는 지형들은 당시의 흔적이라고 말한다. 하지만 물이 지형을 형성하는 활동은 오래전뿐 아니라 최근에도 일어났다는 주장도 있다. 지구에서처럼 물이 지표면 위로 흐르는 것이 아니라, 지하에서 스며 나왔다가 사라지는 식으로 지형 형성에 기여해 왔다는 것이다.

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