화성 알아보기

공상과학 영화에서 화성을 다룬 영화가 많이 있습니다. 화성은 과연 어떤 곳이길래 자주 다뤄지는 걸까요? 지금부터 자세히 공부해 보려고 합니다.

1. 화성의 개요

화성입니다. 출처: 나무위키

화성은 태양계에서 네 번째에 해당하는 행성입니다. 화성은 붉은빛을 띠는데, 그 이유는 산화철 때문입니다. 그리고 지형은 사막 지형입니다.
화성은 지구를 제외한 태양계 내 모든 행성 중 표면 탐사가 가장 많이 이루어진 행성입니다. 물의 존재가 확인되고 테라포밍의 가능성이 있다고 말하며, 우주 개발에서 중요한 역할을 맡게 될 것으로 여겨진다고 합니다.

1-1. 테라포밍이란?

테라포밍은 우주 개척 중 지구외의 다른 천체에 지구 생물이 살 수 있는 환경과 생태계를 구축하는 것을 말합니다.
저는 테라포밍이라는 단어를 처음 들어봤는데요. 이 단어에 대해서 공부해서 다음에는 테라포밍에 대해서 포스팅을 하도록 하겠습니다.

2. 화성의 물리적 성질

2-1. 화성의 대기

화성의 대기는 아주 희박합니다. 지표 부근의 대기압은 약 0.006 기압으로 지구의 약 0.75%에 불과하다고 합니다. 이렇게 대기가 희박한 이유는 중력이 작기 때문입니다.

화성의 대기의 구성은 이산화탄소가 95%, 질소가 3%, 아르곤이 1.6%이고, 다른 미량의 산소와 수증기 등으로 구성되어 있습니다. 이 구성은 금성과 매우 비슷합니다. 하지만 금성에 비하여 대기가 매우 희박하여 금성과 같이 높은 온도를 가질 수 없다고 합니다.

화성 대기는 크게 변동하기도 합니다. 겨울 몇 개월 간 극지방에서 밤이 계속되면 지표는 매우 저온이 되고 대기 전체의 약 25%나 얼어버려서 대기압이 낮아집니다. 이후에 극에 다시 햇빛이 비추는 계절이 되면 얼었던 이산화탄소가 승화하여 극지방에 강한 바람이 생성됩니다. 생성된 강한 바람은 화성의 먼지를 이동시키게 되는 이 현상을 먼지폭풍이라고 합니다. 이 현상 때문에 지구에서 바라보는 화성의 모습이 변한다고 합니다.

2-2. 화성의 온도

화성의 표면 온도는 약 -140도에서 20도 정도로 평균온도는 약 -80도입니다. 온도가 이렇게 낮은 이유는 화성의 대기가 희박하기 때문에 열을 유지할 수 없다고 합니다. 화성의 극지방에 존재하는 빙관 또한 낮은 온도로 인해 존재가 가능하다고 알려져 있습니다.

2-3. 화성의 지형

화성의 지형은 크게 두 가지의 특징으로 북반구와 남반구 서로 나뉩니다. 북반구는 용암류에 의해 평평하게 만들어진 평원이 펼쳐져 있으며 남반구는 운석 충돌에 의한 움푹 파인 당이나 크레이터가 존재하는 고지가 많습니다. 지구에서 본 화성 표면도 그 때문에 두 종류의 지역으로 나뉘어 양쪽의 밝기가 다릅니다. 밝게 보이는 평원은 붉은 산화철을 많이 포함한 티끌과 모래로 덮여 있습니다. 어두운 곳은 바다로 생각하고 에리트레아 해, 세이렌의 바다, 오로라 만으로 불립니다.

화성의 표면은 현무암과 안산암의 암석으로 구성되어 있습니다. 화성의 대부분 지역은 미세한 티끌이 두께로 수미터 혹은 그 이상으로 덮여 있고 이 먼지들이 대부분 산화철로 되어 있어서 화성이 전체적으로 붉게 보입니다.

화성의 극지방에는 물과 이산화탄소의 얼음으로 된 극관이 있고, 화성의 계절에 의하여 변합니다. 이산화탄소 얼음은 여름에는 승화하여 암석으로 된 표면이 나타나고 겨울에는 다시 얼음이 됩니다. 그리고 물의 얼음은 여름에도 계속해서 극관에 얼어 있습니다.

화성의 올림푸스 산은 높이가 약 25km로 태양계에서 최고로 높은 산입니다.

2-4. 화성의 자전

화성의 자전 주기는 약 24시간 37분으로 지구와 거의 비슷합니다. 자전축 또한 약 25도로 기울어진 것이 지구와 비슷합니다. 따라서 지구와 같이 계절의 변화가 생길 것이라고 합니다. 하지만 화성의 운동이 장기간 동안 안정한 지 조사하려고 시뮬레이션을 한 결과, 화성의 자전축이 크게 변하고 있다고 합니다. 화성의 자전축은 수백 만년에 걸쳐 불규칙하게 변동하고 있고, 이 변동은 태양과 다른 행성들과의 중력 상호작용에 의한 것으로 추정됩니다.

이러한 변동 현상의 시뮬레이션은 일반상대성 이론 효과를 무시하면 일어나지 않을 것이라고 하니 참으로 흥미롭습니다. 이것은 태양의 중력으로 인해 생기는 시공간의 휘어짐이 화성 궤도에서도 영향을 주고 있는 것으로 보입니다. 이것으로 지구의 기울기는 우연적으로 생기지 않았음을 뜻하고, 지구의 안정된 자전축은 거대한 위상인 달과의 상호작용으로 형성되었다고 합니다. 달 덕분에 우리 지구는 안정된 자전축을 갖게 되었다니 달이 참으로 고맙게 느껴집니다.

2-5. 궤도

태양과 화성 사이의 거리는 평균 1.52AU로 화성의 공전 주기는 약 687일입니다. 화성의 공전궤도는 약간 찌그러진 타원의 형태를 하고 있습니다. 따라서 지구와 가장 가까울 때는 0.37AU(5,500만 km) 정도입니다.

3. 화성의 위성

화성에는 두 개의 위성이 있습니다. 그 위성의 이름은 포보스, 데이모스입니다. 이 두 위성은 1877년 미국의 천문학자 홀이 발견하였습니다. 이 두 위성은 화성의 적도면 근처를 거의 원 궤도를 그리며 돌고 있습니다. 포보스는 타원체로 직경이 약 27km이고 화성으로부터 약 9,380km의 거리에서 7시간 30분의 공전 주기로 돌고 있습니다. 포보스는 화성의 자전 속도보다 빠르게 공전하기 때문에 화성 지표면에서 보면 서쪽에서 떠서 동쪽으로 집니다.

다른 위성인 데이모스는 타원체로 직경이 약 16km로, 화성으로부터 약 23,500km 떨어져서 약 30시간 30분의 공전 주기를 가지고 있습니다. 그리고 화성의 두 위성도 지구의 달과 같이 자전주기와 공전 주기가 같아서 화성에 항상 같은 면만을 향한다고 합니다. 달의 직경이 3,747.2km 인 것에 비하면 화성의 두 위성은 정말 작다고 생각됩니다.

4. 화성의 탐사

화성의 탐사에 성공한 미션은 미국의 마리너 계획, 바이킹 계획, 마스 글로벌 서베이어, 마스 패스파인더, 마스 오디세이 등이 있습니다. 화성의 탐사는 탐사선 중 약 2/3 정도가 미션 종료 전에 또는 미션 시작할 때 문제가 생겨 실패하는 경우가 많다고 합니다. 그만큼 우주탐사가 쉽지 않다고 합니다.