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태양계 이야기 444 - 화성의 대기 소실을 관측환 메이븐



(Artist’s rendering of a solar storm hitting Mars and stripping ions from the planet's upper atmosphere.
Credits: NASA/GSFC)


 화성은 한 때 지구처럼 액체 상태의 물이 있을 만큼 온화화고 대기의 밀도가 높은 천체였습니다. 그러나 화성의 약한 중력과 자기장으로 인해서 화성 대기 분자들은 태양풍에 의해 대부분 사라지고 현재는 이산화탄소처럼 태양풍에 저항할 수 있는 분자가 대부분인 옅은 대기를 가지고 있습니다.


 다만 이는 가설이었을 뿐 실제로 어느 정도로 태양풍에 대기를 잃고 있는지는 사실 확실하지 않은 부분이 있었습니다. 나사의 메이븐 (Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)) 우주선은 바로 화성 대기의 상태를 연구하기 위해 발사된 것으로 현재 화성 궤도에서 화성 대기와 주변 환경의 변화를 연구하고 있습니다. 


 최근 나사의 발표에 의하면 메이븐은 화성 대기가 실제로 태양풍으로 인해서 질량을 잃고 있다는 분명한 증거를 발견했습니다. 이에 의하면 초당 100g 정도의 질량을 잃고 있다고 합니다. 얼마 안되는 양 같지만, 과거 화성 대기가 지금보다 밀도가 높았을 때는 훨씬 많은 양의 대기가 소실되었던 것이고 현재는 희박한 대기의 양 때문에 소실 정도가 덜해진 것으로 볼 수 있습니다. 




(Created using data from NASA's Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) mission, this visualization shows how the solar wind strips ions from the Mars' upper atmosphere into space.
Credits: NASA-GSFC/CU Boulder LASP/University of Iowa)



(NASA mission briefing)


 한 가지 흥미로운 부분은 위의 동영상에서 보듯이 대기 입자가 소실되는 부분이 화성의 지역마다 다르다는 것입니다. 사실 대부분의 입자 (75%)는 꼬리 부분이라고 명명한 입자의 흐름 (화성 뒤로 펼쳐진 부분) 에 의해 소실되며 나머지 25% 정도는 극지방에서 소실되는 것으로 보입니다. 이는 태양풍의 흐름과 더불어 화성 대기의 분포에 의한 것으로 보입니다. 


 과거 화성에서는 지구처럼 잠시간 자기장이 있었지만, 내부가 식으면서 자기장이 소실되었다는 주장도 있습니다. 아무튼 자기장의 존재는 지구같은 안정적인 기후를 위해 매우 중요한 요소라고 할 수 있습니다. 금성처럼 약한 자기장을 가진 행성도 두꺼운 대기를 가지지만, 이 경우는 중력이 강한 것과 더불어 이산화탄소처럼 분자량이 커서 태양풍에 잘 날리지 않는 기체만 남은 것에 주목해야 합니다. 


 지구가 지금처럼 산소/질소가 풍부한 대기가 된 것은 태양풍으로부터 보호해주는 자기장 덕분이었습니다. 비록 그 존재는 직접 눈으로 볼 수 없지만, 지구의 자기장은 지구 생명체를 보호하는 보이지 않은 방패라고 할 수 있습니다. 



 참고 





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