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인류가 ‘화성’에 주목하는 이유는? 목록

조회 : 9943 | 2012-01-31


러시아 화성탐사선 포보스-그룬트 호 추락에 대한 뉴스가 작년 말부터 계속 이슈가 됐었습니다. 사람들이 살고 있는 거의 대부분의 지역에 추락할 가능성이 있다고 알려지면서 우리가 살고 있는 지역에 떨어지지는 않을까 불안하기도 했고요.
러시아의 화성탐사선인 포브스-그룬트 호는 2011년 11월 9일 발사되었으나 화성궤도 진입에 실패하고 지구 저궤도를 공전하다가 대기권으로 진입해 한국시간으로 2012년 1월 16일 오전 2시 45분에 칠레 남서쪽으로 약 1250km 떨어진 태평양 해상에 추락했습니다.
포브스-그룬트 호의 추락이 더 이슈가 됐던 이유는 연료로 사용되는 맹독성 물질인 ‘하이드라진(hydrazine)’과 ‘사산화이질소’를 많은 양 싣고 있었는데, 대기권 진입 과정에서 연소되지 않고 그대로 얼어붙은 채 지상에 떨어질 우려가 있었기 때문이었습니다. 포브스-그룬트 호와 그에 실려 있던 대부분의 물질들은 대기권 진입 과정에서 연소되었고, 지구귀환캡슐 등 일부만 해상에 추락했을 것으로 추정된다고 합니다. 지구귀환캡슐은 대기권의 마찰열에 연소되지 않고 지상으로 떨어지도록 내열 설계가 되어 있으니까요.
이틀 뒤에는 러시아 <인테르팍스> 통신이 화성탐사선 포보스-그룬트 호의 추락 원인이 미국의 레이더 때문일 수 있다며 러시아 당국이 조사에 들어갔다는 보도를 했고, 미국은 러시아가 야심찬 계획이 수포로 돌아가자 그 상실감으로 인해 말도 안 되는 억지를 부린다는 반박보도를 하는 등의 소란이 일기도 했습니다.
러시아의 화성탐사선 포보스-그룬트 호 개발은 1억 7,000만 달러(한화 약 1,941억 원)가 들어갔고, 화성을 탐사한 후 2014년 지구로 돌아와 태양계 생성에 관한 귀중한 정보를 전해줄 것이라는 기대를 갖고 있던 계획이었답니다.




러시아와 미국의 갑론을박이 계속되는 시점에서 또 하나 화성과 관련된 보도가 있었습니다. 한국시간으로 18일 밤에는 AP통신이 작년 7월에 모로코 하늘에 쏟아졌던 돌덩이들은 화성 운석이라는 보도를 했는데요, 미국 항공우주국(NASA) 과학자들이 포함된 운석 전문가 특별위원회가 그 암석 파편들의 지질학적 연대와 화학적 특징을 실험해 본 결과 ‘화성에서 온 운석이 맞다’는 확인을 했다는군요. 지금까지 알려진 바로는 1962년 나이지리아에 떨어진 운석을 시작으로 모로코의 운석까지 지구에 총 5번의 화성 운석이 떨어졌다고 합니다.
미 항공우주국과 박물관, 대학들은 이 운석들을 공식 인증을 받지 않았음에도 앞 다퉈 금값의 약 10배에 해당하는 값으로 사들였다고 하네요. 이 운석들이 화성에 생명체가 존재할 가능성을 연구하는 데 중요한 단서가 될 것으로 기대가 되기 때문이랍니다. 현재까지 미국과 러시아가 화성탐사선을 쏘아 올렸지만 단 한 번도 화성 표본을 채집해 지구로 돌아온 적이 없는데다, 이번 운석은 비교적 단시간 내에 찾아내 과거에 발견한 화성운석보다 오염 정도가 훨씬 덜하기 때문에 귀한 대접을 받는다는군요.

왜 인류는 이토록 화성에 가려고 하고, 화성운석조차 금값의 10배 보다 더 비싸다는 걸까요? 왜 화성인지, 왜 화성이 제2의 지구라고 불리는지 그 이유를 지금부터 파헤쳐볼까 합니다.



*알아보기
- 제 2의 지구라 불리는 붉은 행성, 화성!
- 화성 탐사의 역사
- 왜 화성인가? 인류가 화성에 주목하는 이유는 뭘까?



*관련교과
- 생태계와 환경 (초등학교 6학년 과학 1학기)
- 태양계와 별 (초등학교 5학년 과학 2학기)
- 환경과 생물 (초등학교 5학년 과학 2학기)
- 지구와 달 (초등학교 3학년 과학 2학기)
- 우리 생활과 물질 (초등학교 3학년 과학 1학기)
- 정보화 시대의 생활과 산업 (초등학교 5학년 과학 2학기 사회)



*생각 키우기
맹독성 물질, 꼭 사용해야만 할까?



- 제 2의 지구라 불리는 붉은 행성, 화성!




태양과 태양계의 8행성을 형상화한 그래픽 이미지. 왼쪽 태양과 가장 가까운 행성이 수성이며, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 순서로 늘어서 있다. 화성과 목성 사이에는 작은 돌조각들처럼 보이는 것은 소행성대이다.




제2의 지구라 불리며 태양계 8행성 중 지구인들의 관심을 한 몸에 받은 화성. 태양계 8행성 중 유일하게 인류가 살 수 있는 환경을 가진 곳으로 기대되는 만큼 영화, 소설 등 수많은 이야기들을 만들어낸 행성이기도 합니다.
화성은 붉은 하늘에 푸른 노을을 가져 푸른 하늘과 붉은 노을을 가진 지구와는 전혀 다른 풍경이 펼쳐지는 곳이랍니다. 지구는 푸른 행성이라고 불리지만, 화성은 붉은 행성이라고 불리고요.
지구에서 볼 때 붉게 보여 많은 이들이 뜨거운 행성으로 생각하지만, 실제로는 평균기온이 영하 60도밖에 되지 않는 차가운 별이랍니다.



허블 우주 망원경이 찍은 ‘붉은 행성’ 화성. 남극의 남극관과 그 주변의 얼음 구름, 오른쪽 아래 남반구의 헬라스 평원 근처의 먼지 폭풍 MD이 눈에 띈다. / 이미지 출처 : NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)



화성에는 과학자들이 찾아낸 물이 있다고 생각되는 흔적들이 아주 많이 있습니다. 카세이 골짜기에 홍수의 흔적이 남아있고, 오퍼튜니티가 적도 부근에서 촬영한 ‘라스트 찬스’라는 암석의 표면에는 다수의 줄 모양의 흔적이 보이는데, 물의 흐름에 의해 침식되어 만들어진 것으로 보입니다. 이 외에도 화성에는 물이 흘러서 만들어진 도랑처럼 보이는 구조들도 다수 보이고, 높은 산에 걸린 구름도 보입니다. 화성에서도 지구에서와 마찬가지로 수분을 포함한 바람이 산에 부딪혀 상승 기류가 된 다음, 상공에서 차가워져 구름이 되는 것이지요. 물이 있었던 장소에서는 운반된 흙모래가 쌓여서 지층이 만들어지는데, 이런 퇴적층이 화성에서도 보입니다. 이런 퇴적층을 비롯해 바다나 강이 있었음을 보여 주는 증거는 화성에서 수도 없이 발견되고 있답니다.
현재의 화성은 매우 건조하고, 춥고, 비도 내리지 않는 삭막한 행성이지만 아주 오래 전에는 액체 상태의 물이 있었을 거라고 추측하고 있습니다. 이 물은 우주 공간으로 흩어졌거나 지하에 매장되어 있을 가능성이 있다는데, 여러 화성 탐사선들에 의해 물이 존재했었다는 증거 흔적들이 속속 발견되고 있답니다.
이처럼 화성의 흥미로운 사실들을 요약 정리해 보도록 합시다.



흥미로운 사실 1. 화성은 붉은색이다.
현무암이나 안산암 같은 거무스름한 돌들이 여기저기 널려 있는 거친 지표를 가진 화성. 현무암과 안산암은 지구에서는 마그마가 지표 근처에서 식으면서 굳을 때 생기는 암석으로, 암석 속 이산화규소의 양으로 구별합니다.
또 화성은 수 미터 이상 두텁게 미세한 먼지로 뒤덮여 있는데, 이 먼지의 대부분이 산화철로 되어 있어 화성이 붉게 보이는 것이라네요.









스피릿(SPRIT)호가 촬영한 2005년 6월 10일의 석양(왼쪽). 지구의 붉은 노을과 달리 푸른빛이 인상적이다. 1978년 2월 11일 바이킹 1호가 전송한 화성 표면의 최초 사진(오른쪽). / 이미지 출처 : NASA/JPL



흥미로운 사실 2. 대기가 희박하다.
화성은 지표 부근의 대기압이 약 0.006기압으로 지구의 약 0.75%에 불과합니다. 그 이유는 중력이 작기 때문이지요. 화성 대기의 구성 성분은 약 95%가 이산화탄소(CO2), 약 3%가 질소(N2), 약 1.6%가 아르곤(Ar) 그리고 나머지가 미량의 산소와 수증기 등으로 금성과 비슷하답니다. 하지만, 펄펄 타오를 듯 뜨거운 금성과 달리 화성의 온도가 낮은 이유는 작은 중력으로 인해 대기가 매우 희박하기 때문이랍니다.
화성은 대기가 희박하고, 매우 얇지만 꽤 강한 바람이 끊임없이 불고, 작은 회오리가 생기기도 하는데 때로는 이것이 화성 전체를 뒤덮는 거대한 모래 폭풍이 되기도 한답니다. 이렇게 생긴 모래폭풍이 몇 개월씩 계속될 때도 있는데 실제로 2001년 6월 중순경 남반구의 헬라스 평원에서 발생한 모래폭풍이 급속히 발달해 7월 20일 경 북극에 도달해 남극관을 제외한 화성 거의 대부분이 모래 폭풍으로 뒤덮인 일도 있었답니다. 이 모래폭풍은 9월에야 끝났다고 하네요.




흥미로운 사실 3. 화성에는 메탄이 있다!!!
화성에 메탄이 있는 게 뭐 대단한 거냐고요? 네, 아주 흥미로운 사실이랍니다. 화성과 같은 환경에서는 메탄이 금방 소멸해버려야 하는데, 현재 메탄이 존재한다는 것은 지금 현재 메탄이 생성되고 있거나 적어도 100년 이내에 메탄이 보충되었다는 것을 의미한답니다.
메탄가스의 생성원인으로 화산활동, 혜성의 충돌, 미생물 형태의 생명이 존재할 가능성 등이 손꼽히고 있으나 아직까지는 확인된 바가 없답니다. 그러니 화성에 생명체가 존재할 가능성도 완전히 배제하지 못하는 것이지요.
2003년 화성 대기에 메탄이 있다는 가능성이 제기되었고, 2004년에는 마스 익스프레스 탐사선의 조사 결과 메탄의 존재가 확인되었답니다.




흥미로운 사실 4. 극지방에는 물과 이산화탄소의 저장고, 극관이 있다. 
화성도 지구처럼 극지방인 남극과 북극 양 극에 극관이 존재합니다. 전체적으로 얼음덩어리 위에 이산화탄소가 얇게 덮고 있지요. 다시 말하면, 지구의 남극과 북극은 물이 꽁꽁 얼려진 얼음이지만 화성의 극관에는 물이 얼은 얼음 위에 이산화탄소가 얼어붙은 드라이아이스가 여러 겹 쌓여 이루어진 것이지요.
화성에도 4계절의 변화가 있는데, 여름에는 얼음이 녹아(증발, 승화한 상태) 극관이 작아지고, 영하 125도에 이르는 추운 겨울에는 극관의 얼음이 두텁고 커진답니다. 겨울 몇 개월간은 극지방에서 밤이 계속되면서 더 추워져 대기의 약 25% 가량이 얼어버려 대기압은 더 낮아진답니다. 여름에는 얼었던 이산화탄소가 승화하면서 극지방에 강한 바람이 발생되고요. 생성된 강한 바람은 화성의 먼지 등을 이동시키는 먼지폭풍을 일으키기도 합니다. 이 먼지폭풍이 지구에서 볼 때 화성의 모습이 변해 보이는 원인이 되기도 한답니다.
겨울 몇 개월간 극지방에서 밤이 계속되면 지표는 매우 저온이 되고 대기 전체의 약 25%나 얼어버려서 대기압이 낮아집니다. 이후 극에 다시 햇빛이 비추는 계절이 되면 얼었던 이산화탄소가 승화하여 극지방에 강한 바람이 발생하고, 생성된 강한 바람은 화성의 먼지 등을 이동시키는데 이 현상을 먼지폭풍이라 합니다. 이 먼지폭풍이 바로 지구에서 바라보는 화성의 모습이 달라 보이는 원인이랍니다.




흥미로운 사실 5. 화성은 두 개의 위성을 갖고 있다.
화성은 두 개의 위성, 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)를 갖고 있습니다. 이 두 위성은 화성의 적도면 근처를 거의 원 궤도를 그리며 돌고 있답니다. 이 두 회성의 위성들도 지구의 위성인 달처럼 자전 주기와 공전 주기가 같아서 화성에서는 항상 같은 면만 볼 수 있답니다.








화성의 두 위성 포보스(왼쪽)와 데이모스(오른쪽). 포보스는 직경이 약 27km로 화성으로부터 약 9,380km의 거리에서 7시간 30분 정도의 공전 주기로 돌고, 데이모스는 직경이 약 16km로 화성으로부터 약 23,500km 떨어져서 30시간 30분 정도의 공전 주기를 가지고 있다. / 이미지 출처 : NASA



- 왜 화성인가? 인류가 화성에 주목하는 이유는 뭘까?
우주탐험의 역사를 살펴보아도 인류가 유독 화성에 주목하는 것을 알 수 있는데요, 화성에 이토록 집착하는 이유가 무엇일까요?
그 이유는 바로 화성에는 ‘메탄’과 ‘물’이 존재하기 때문이랍니다. 메탄은 주로 생명체가 만들어낼 수 있는 물질이기 때문에 화성에 고등생명체는 아닐지라도 미생물 수준의 생명체가 존재할 가능성이 있다고 과학자들은 말합니다. 생명체가 살고 있다면 인류가 살아갈 수 있는 환경일 가능성 또한 높아지는 것이지요.
인류가 살아가는 데에는 물 또한 필수적인 것이지요. 또 인간이 거주하기에는 달보다 화성이 더 좋은 조건을 가지고 있답니다. 중력은 지구의 6분의 1, 대기가 없는 달 보다는 중력도 지구의 3분의 1이고, 대기도 지구보다는 적긴 하지만 항공기가 날 수 있는 정도를 가지고 있는 행성에서 인류가 살아가기가 더 좋겠지요? 또 하나 그 어느 행성보다 가까운 이유도 있겠고요.
태양계 행성들 중 화성의 환경 조건이 지구와 가장 흡사하기 때문에, 먼 훗날 인류가 지구를 떠나 다른 행성으로 이주를 해야 한다면 화성이 1순위라고 과학자들은 생각하고 있답니다. 그러한 이유로 화성 탐사는 계속되고 있는 것이지요.




*더 찾아보기
- 책을 통해 더 찾아보세요.
1. 노빈손 미스터리 별 화성 구출 대작전 1, 2 - 박경수 글 | 이우일 그림
2. 화성에서 온 편지 - 앤드류 슈워거, 로렌리디 지음 | 신명경 옮김
3. 최신 우주탐사선이 포착한 화성과 토성(Newton Highlight)
4. 우주 : 대폭발에서 블랙홀까지 모든 것을 담은 우주 대백과사전 - 마틴 리스 등 지음/ 윤홍식등 옮김



*생각 키우기
로켓을 발사할 때처럼 과학기술의 개발을 위해서 폭발의 위험성이 크고, 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 맹독성 물질들이 많이 사용됩니다.
포브스-그룬트 호의 추락 시 염려됐던 연료로 사용되는 ‘하이드라진’과 ‘사산화이질소’도 맹독성 물질로 알려져 있습니다. 추락 시 대기권과의 마찰로 인해 연소되지 않고 얼어붙은 채 땅에 떨어질 경우 큰 폭발과 함께 이 독성 물질들로 인한 큰 피해가 우려되기도 했었습니다. 하이드라진은 DNA에 작용해 돌연변이를 유발하는 물질로도 잘 알려져 있으니까요.
왜 ‘독성 물질’임을 알고도 이런 물질들을 연료로 사용할 수밖에 없었을까요? 인체와 지구의 환경에 치명적인 영향을 끼칠 수 있는 이런 독성 물질들 말고, 안전한 물질로 대체해 사용할 수는 없었을까요?
누구보다도 이런 독성 물질들의 폐해를 잘 알고 있었을 과학자들이 왜 이런 연료를 사용할 수밖에 없었는지 그 이유에 대해 생각해 봅시다.
(※맹독성 물질을 연료로 쓴 것에 대해 비판 의견도 좋고, 그럴 수 밖에 없었을 것이라는 옹호하는 의견도 좋습니다. 깊게 생각해보고 글로 정리하는 연습을 해 보세요.)




주제!
태양계 ,
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