화성 이주 현실화하려면?...“화성에 온실가스 CO2 농도 높여야”

2018.07.31 00:00
반지름이 지구의 절반인 화성의 내부로, 핵과 맨틀 지각이 구분돼 있다. -미항공우주국(NASA) 제공
반지름이 지구의 절반인 화성의 내부로, 핵과 맨틀 지각이 구분돼 있다. -미항공우주국(NASA) 제공

 

수많은 과학자가 미래 지구 환경 변화와 운석 충돌 등에 대비해 인류의 화성 이주를 실현하기 위한 연구를 진행하고 있다. 화성을 인간이 살 수 있는 온도와 대기 등을 갖춘 환경으로 바꾸는 방법은 화성 이주 연구의 큰 축이다.

 

최근 화성을 지구화시키기 위해선 이산화탄소(이하 CO2) 농도를 높이는 것이 최우선 과제라는 주장이 나왔다. 이산화탄소 등 온실가스 농도가 충분해야 행성의 표면 온도가 높아져 사람이 사용할 액체 상태의 물이 존재할 수 있다는 것이다.

 

미국 콜로라도대 대기및우주물리실험실 브루스 야코스키 교수팀은 “인간이 살 수 있는 환경을 만들려면, 화성 내 탄소를 품고 있는 광물이나 극지방 얼음 등을 이용해 이산화탄소나 수증기 등 온실가스를 생산하는 기술을 개발해야 한다”고 30일(현지시각) 학술지 ‘네이처 천문학(Nature astronomy)’에 실은 기고문에서 주장했다.

 

 

퐈성 표면으로 녹색일수록 비교적 탄소가 많고 보라색에 가까우면 탄소가 적은 층을 나타낸다. -NASA 제공
화성 표면으로 녹색일수록 비교적 탄소가 많고 보라색에 가까우면 탄소가 적은 층을 나타낸다. -NASA 제공

 

이산화탄소나 수증기(H2O), 염화플루오르화탄소(프레온가스) 등은 지구온난화의 주범으로, 현재 지구 중위도 지방을 강타하는 폭염의 잠재적 원인으로 꼽힌다. 연구팀은 지구 온도를 뜨겁게 한 온실가스들이 화성의 지구화에 꼭 필요하다고 설명했다.

 

연구에 따르면, 액체 상태의 물이 존재하게 하기 위해 온도를 높이려면, 대기 내 1 ㎠당 2500g의 CO2가 있어야 한다. 하지만 우주탐사선이나 망원경 등으로 화성의 지각과 대기 환경을 조사한 결과, 현재 화성 표면 대기엔 1 ㎠당 15g의 CO2가 있는 것으로 확인됐다. 야코스키 교수는  “온실가스 중 프레온가스는 사실상 안정적으로 형태를 유지시킬 수 없다”며 “현재 화성 극지방의 광물에서 CO2와 수증기를 만드는 방법을 강구 중”이라고 말했다.

 

연구팀은 실험을 통해, 화성 극지방 표면온도인 약 영하 70도 상황에서 광물이 머금을 수 있는 CO2 양을 측정했다. 그 결과 현무암은 그램(g) 당 0.002g, 물과 CO2가 많은 환경에서 생성되는 현무암 계열 광물 파라곤나이트는 0.015g, 점토광물로 화성에 가장 풍부한 논트로나이트는 0.005g의 CO2를 포함할 수 있는 것으로 분석됐다.

 

야코스키 교수는 “최소 100m 두께의 논트로나이트성 점토층이 있을때, 표면온도에 영향을 줄수 있는 1 ㎠당 100g 정도의  CO2를 만들 수 있을 것으로 계산됐다”며 “하지만 화성 표면에는 수 미터에서 약 10m 정도 두께의 점토층뿐이라 더 깊은 층을 시추해야 하는데, 우주 환경에서 이런 설비를 구축하기는 쉽지 않을 것”이라고 말했다. 연구팀은 표면에서 약 8km 이상 깊은 곳에 이 같은 점토 광물층이 있을 것으로 추측 중이다.

 

애써 CO2를 만들었다고 해도 또 다른 난관이 있다. 화성 대기는 태양풍 등으로 인해 매순간 우주로 유실되고 있다. 온실가스인 이산화탄소와 수증기가 태양풍에 의해 광분해되거나 이온화돼 탄소(C)와 산소(O) 등 원소 상태로 바뀌어 우주로 흩어진다. 야코스키 교수는 “CO2를 생성하는것과 지키는 것, 모두 도전적인 과제다”라며 “그래도 만일의 상황을 대비한 화성 이주 연구는 많은 시간과 노력을 축적해 가며 이어가야할 것”이라고 말했다.

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