화성

화성은 네 개의 암석 행성 중 가장 바깥쪽에 있으며, 수 세기 동안 밤하늘에서 가장 세심하게 관측되어 온 천체다. 지름은 지구의 절반에 불과하고 남극 대륙보다 춥지만, 계절의 변화, 극관, 떠도는 먼지 폭풍, 지구보다 30분 남짓 긴 하루, 그리고 한때 강과 호수가 흘렀다는 명백한 증거를 지닌, 우리의 이웃 행성 중 가장 지구를 닮은 곳으로 남아 있다.

이러한 특징이 결합되어 화성은 다른 어떤 행성보다 많은 무인 탐사선을 끌어들였으며, 달 너머로 인간을 보내려는 거의 모든 진지한 계획의 중심에 자리하고 있다.

극단으로 가득한 지형

화성은 지구의 육지 면적보다 크지 않은 표면에 태양계에서 가장 극적인 지형을 압축해 담고 있다. 미국 애리조나주와 비슷한 크기의 순상화산인 올림푸스 몬스는 높이가 약 22km로, 에베레스트산의 약 두 배 반에 달하며, 밑변이 너무 넓어서 정상에 서면 그 사면이 지평선 아래로 굽어 사라지는 것을 볼 수 있을 정도다.

화산 지대인 타르시스 지역에서 동쪽으로 뻗어 있는 것은 마리네리스 협곡으로, 길이가 4,000km가 넘고 깊이는 최대 7km에 달한다. 이는 미국 대륙을 가로지를 만큼 길고, 그랜드 캐니언을 몇 번이고 삼킬 만큼 깊다. 훨씬 남쪽에는 헬라스 충돌 분지가 평균 표면보다 약 7km 아래로 가라앉아 있는데, 그 바닥의 대기는 짧게나마 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 만큼 밀도가 높다.

얇고 차갑고 먼지 많은 대기

화성의 대기는 약 95%가 이산화탄소이며 해수면 기준 지구 대기 밀도의 1%에도 미치지 못한다. 노출된 지표의 물은 얼어 있는 상태에서도 끓어 사라져 버릴 만큼 희박하지만, 실제 기상 현상을 일으킬 만큼은 두껍다. 지표 평균 기온은 약 −60°C이지만, 적도 부근 정오의 온화한 20°C부터 겨울철 극지방의 −120°C 이하까지 널뛴다. 겨울 극지방에서는 대기의 일부가 얼어붙어 계절에 따라 커지고 줄어드는 고체 이산화탄소, 즉 '드라이아이스' 극관을 이룬다.

그 얇은 공기가 화성의 대표적인 위험 요소인 먼지를 일으키는 원동력이기도 하다. 먼지 회오리는 높이가 수 킬로미터에 달하며, 몇 화성년마다 한 번씩 전 지구적 규모의 폭풍이 몇 주 동안 행성 전체를 뿌옇게 뒤덮을 수 있다. 2018년 NASA의 오랜 화성 탐사차 오퍼튜니티가 침묵하게 된 것도 이런 폭풍이 태양전지판에 닿는 햇빛을 차단했기 때문이다.

물의 이야기

화성은 오늘날 건조하지만 항상 그랬던 것은 아니다. 궤도 탐사선과 탐사차들은 말라붙은 강 계곡, 부채꼴 삼각주, 고대 호수 바닥, 그리고 물이 존재해야만 형성되는 점토 및 황산염 광물의 지도를 작성해 왔다. 약 35억~40억 년 전, 이후 우주로 소실된 더 두껍고 따뜻한 대기 아래에서 화성에는 흐르는 강과 고여 있는 호수, 그리고 어쩌면 얕은 북부 바다까지 있었던 것으로 보인다.

물은 사라졌다기보다는 지하와 극지방으로 물러났다. 극관만 해도 행성 전체를 얕은 전 지구적 바다로 덮을 만큼의 물 얼음을 품고 있으며, 레이더는 중위도 지역에 거대한 매장 빙상이 있음을 밝혀냈다. 접근 가능한 이 얼음은 식수, 호흡 가능한 산소, 로켓 추진제의 잠재적 공급원으로서, 화성이 인간이 장기간 머물 수 있는 그럴듯한 목적지로 평가받는 핵심 이유다. NASA의 퍼서비어런스 탐사차는 고대 강 삼각주인 제제로 크레이터에서 암석 시료를 채취해 향후 지구로 가져올 임무를 준비하고 있다.

두 개의 작은 위성

화성에는 감자 모양의 작은 위성 두 개, 포보스와 데이모스가 있다. 이들은 아마도 포획된 소행성이거나 거대한 충돌로 튀어 오른 파편일 것이다. 더 크고 화성에 더 가까운 포보스는 매우 빠르게 화성 주위를 돌아서, 하루에 두 번 서쪽에서 떠서 동쪽으로 진다. 포보스는 또한 천천히 안쪽으로 나선을 그리며 다가가고 있어, 약 5천만 년 후에는 화성에 충돌하거나 산산이 부서져 희미한 고리가 될 것으로 보인다.

탐사의 역사

지구 밖 그 어떤 세계도 화성만큼 집중적으로 연구되지는 않았다. NASA의 마리너 4호는 1965년 최초의 근접 사진을 보내와 분화구로 뒤덮인, 죽어 있는 듯한 표면을 드러냈다. 이어 1976년 바이킹 착륙선 두 대가 최초로 지속적인 표면 활동과 최초의 직접적인 생명체 탐색을 수행했다. 탐사차 시대는 1997년 패스파인더의 소형 로버 소저너와 함께 열렸고, 쌍둥이 탐사차 스피릿과 오퍼튜니티(2004년), 자동차 크기의 큐리오시티(2012년), 화성 지진을 관측하는 인사이트 착륙선(2018년), 그리고 2021년 다른 행성에서 최초로 비행한 항공기인 인저뉴어티를 실은 퍼서비어런스로 이어졌다.

화성은 이제 국제적인 목적지가 되었다. 유럽의 마스 익스프레스는 2003년부터 궤도를 돌고 있으며, 아랍에미리트의 호프 탐사선은 2021년에 도착했고, 중국의 톈원 1호는 같은 해 로버 주룽을 착륙시켰다. 머리 위에서는 소규모 궤도선단이 계속 행성을 지도화하며 지표에서 작동 중인 탐사 장비들의 데이터를 지구로 중계하고 있다.

화성이 목표인 이유

인류가 언젠가 지구 밖에서 살 수 있을 만한 곳들 중, 화성이 가장 자주 거론된다. 지구와 비슷한 하루 길이, 진정한 계절 순환, 방사선과 미소 유성체로부터 어느 정도 보호막이 되어 주는 대기, 접근 가능한 물 얼음, 그리고 연료와 산소로 전환할 수 있는 풍부한 이산화탄소가 화성을 독보적으로 적합한 곳으로 만든다. 여전히 극도로 어렵고 위험하기는 하지만 말이다. 템포시아의 '화성 임무' 체험은 발사부터 항행, 궤도 도착까지 이러한 여정이 어떤 모습일지를 시각화해서 보여 준다.

오늘 밤 화성 관측하는 법

화성은 맨눈으로 쉽게 찾을 수 있다. 진짜 별과 달리 반짝이지 않는, 안정적이고 뚜렷하게 붉은빛을 띤 점으로 보인다. 화성은 지구가 화성과 태양 사이를 정확히 지나가는 '충' 무렵에 가장 밝아지는데, 이는 약 26개월마다 돌아오며 잠시 동안 화성을 달과 금성을 제외한 밤하늘의 모든 것보다 밝게 만들 수 있다. 충 근처에서 소형 망원경으로 보면 연어살빛 원반과 밝은 극관, 그리고 행성의 가장 큰 어두운 무늬들을 알아볼 수 있다.