태양계 이야기 3 - 화성 I

1. 화성의 일반적 특성

 화성은 태양계의 네번째 행성으로 군신 마르스 (Mars) 의 이름을 딴 별이다. 이 작은 지구형 행성은 영화와 소설에서 자주 등장하는 화성인 (?) 들로 인해 우리에게 매우 친숙한 별이다. 이 붉은 행성은 그 색깔 때문에 불 화(火)자를 써서 화성 혹은 형혹성으로 불리웠다고 한다.

 (붉은 행성 - 화성)

 사실 화성이 우리에게 친숙한 행성이기 때문에 잘 못 알면 거의 지구만한 크기의 별로 잘 못 알 수도 있지만 사실 지구보단 꽤 작은 별이다. 화성의 지름은 6804km 로 지구의 53%에 불과하며 (한마디로 지구의 1/2 축소 모델) 표면적은 1/4 정도이다.

 중력도 지구 중력의 37.6%로 지구의 1/3이다. 달 중력이 지구 중력의 1/6 이고 달 지름의 지구의 1/4이니 화성은 거의 지구와 달 사이 크기로 보면 된다. 밀도는 3.934 g/cm³으로 지구보다 낮다. 앞서 수성의 포스트에서 말했듯이, 중력이 작은 만큼 압축도 덜 되기 마련이기 때문이다.

(화성은 지구와 달리 판 구조는 없고 비교적 낮은 밀도의 핵과 맨틀만이 있다고 생각된다)

 (다시 한번 지구형 행성의 크기 비교 화성은 수성보다 좀 크고 달과 지구 사이 크기이다. 왼쪽에서 부터 수성 - 금성 - 지구 - 화성 순이다)

 공전 궤도는 1.52AU, 이심률은 0.093 정도로 비교적 원에 가까운 궤도로 태양 주위를 공전한다. 금성과 더불어 지구에 가장 가깝게 접근하는 천체로 가까이 올때는 5천만 km 까지 근접하지만 멀때는 4억 km 까지 멀어진다.

 화성은 2년 2개월 마다 지구에 근접하며, 하루의 길이는 24시간 37분으로 지구와 비슷하다. 자전축이 25도 기울어져 있어 계절의 변화도 있다는 점도 비슷하다. 또 물의 존재가 거의 확실시되는 행성이기도 하다. 크기는 달라도 여로 모로 지구와 닮은 점이 있는 것이다.

 화성은 포보스와 데이모스라른 두개의 감자처럼 생긴 작은 위성을 데리고 있는데, 혹시 화성 주변을 어슬렁 거리던 소행성이 화성 중력에 포착된 게 아닌가 생각하고 있다.

 (포보스 - 크기는 22.2 (27 × 21.6 × 18.8) km 이다. 공전 주기는 7.66시간)

 (데이모스 -12.6 (10 × 12 × 16) km 의 크기로 30.35시간 을 주기로 공전한다)

 2. 화성의 대기와 기후

 화성의 대기는 매우 희박하다. 그러나 앞서 소개한 수성과는 비교할 수 없이 두터운 (?) 대기를 가지고 있다. 화성의 대기는 지구 대기의 1/100 이하로 7.5 밀리바의 기압밖에 되지 않는다. 주 성분인 이산화탄소는 95%이며, 소량의 아르곤, 질소, 산소, 수증기가 있다. 이상하긴 하지만 금성, 지구, 화성으로 오면서 기압이 100단위씩 내려가는 듯 하다.

 언뜻 생각하기엔 있으나 마나한 희박한 대기라고 생각할 수 도 있을 만큼 옅은 대기이긴 하지만 이 대기가 화성에 여러가지 기상현상을 일으키니 재미있는 일이다. 그리고 인간의 관점에서 보면 이 대기를 이용해서 탐사선이 낙하산으로 착륙을 할 수 있다는 장점이 있다.

 전반적인 기후는 춥고 건조한 사막 행성이다. 평균 기온은 섭씨 -63도 이며, 최저 섭씨 - 140도, 최고 섭씨 20도 정도로 생각된다.

 화성에는 바람과 관련된 여러가지 지형과 기상 현상이 있다. 그 중 하나로 이 붉은 행성에는 더스트 데블 (Dust Devil) 이라는 회오리 바람에 의한 지형이 존재한다. 지구에서도 볼 수 있는 소용돌이 바람에 의해 지표가 할퀸 듯 자국이 남는 것이다.

 (탐사선이 포착한 화성의 소용돌이)

 (더스트 데블의 사진 - 화성에 보네진 탐사 우주선들이 보네온 선명한 위성 사진을 통해 우리는 태양계 행성 중 화성에 대해 가장 잘 알고 있다)

 화성은 행성 전체가 뒤덮히는 대규모 모래 폭풍이 발생하는 경우가 있다. 이것은 바람에 의해 올라간 모래 먼지가 태양열을 흡수하고, 그 열에 의해 뜨거워진 폭풍이 더 많은 에너지를 흡수 더 거대한 폭풍이 되기 때문으로 생각된다. 폭퐁의 속도는 초속 100미터 이상의 강풍이다.

 (화성의 모래 폭풍 - 중간 이후에 이미지가 흐릿해지는 것은 폭풍 때문이다. 이 폭풍은 몇달간 지속되기도 한다)

 거대한 사막 행성인 화성에는 지구와 비슷한 지형들이 많다. 그 중에 바람과 관련 형성되는 지형 중에 하나가 바로 사구이다. 이 사구를 보면 지구의 사막으로 착각하기 딱 알맞다. 사구 저편에서 낙타를 탄 캐러밴이 나와도 어색하지 않을 정도다.

 (탐사로봇 오퍼튜니티가 관측한 엔듀런스 분화구 내의 사구의 모습이다. )

 화성의 기후와 관련해서 또 한가지 흥미로운 점은 물의 존재이다. 화성의 양 극지방에는 극관이라는 흰색으로 덮힌 부분이 있다. 이는 이산화탄소와 물이 저장된 곳으로 생각되는 이곳은 계절에 따른 변화를 보인다.

 (화성의 극관 - 일부는 극관이고, 일부 흰색은 구름이다)

 이 밖에도 화성에는 기후 현상과 물의 존재로 설명되는 흥미로운 관측 자료들이 풍부하다. 모두 너무 두껍지 않은 대기와 지구에서 가까운 거리에 있다는 이점이 함께 작용한 결과이다.

 (다음 포스트에서 계속 됩니다)