(화성의 남반구에서 보이는 오로라의 개념도. 출처: 나사)
(화성의 대기에 풍부한 이산화탄소와 반응한 오로라를 실험실에서 재현한 것. 출처: 나사/ Credits: D. Bernard/IPAG — CNRS)
오로라는 태양에서 날아오는 고에너지 입자가 지구의 자기장에 이끌려 극지방에서 대기와 충돌하면서 발생합니다. 따라서 지구처럼 대기와 자기장을 가진 행성에서는 오로라가 있을 것으로 기대할 수 있습니다. 실제로 과학자들은 이미 목성과 토성에서 지구의 오로라보다 훨씬 강력한 오로라를 관측한 바 있습니다.
하지만 반대로 화성 같은 작은 행성은 자기장도 거의 없고 대기도 희박하기 때문에 사실상 오로라를 관측하기는 거의 불가능할 것으로 여겨져왔습니다. 하지만 최근에 이를 반박하는 관측 결과가 있었죠.
지난 2014년 12월, 나사의 과학자들은 화성 대기 탐사를 목적으로 발사된 탐사선 메이븐(MAVEN, Mars Atmosphere and Volatile Evolution)의 데이터를 분석하다가 북반구에서 오로라의 증거를 찾아냈습니다.
이전 포스트 참조 : http://jjy0501.blogspot.kr/2015/03/Aurora-on-Mars.html
이 오로라는 태양에서 나온 강력한 고에너지 입지가 화성의 대기와 직접 충돌해서 발생한 것으로 지구의 오로라와는 달랐지만, 아무튼 화성에도 오로라가 생길 수 있음을 증명한 과학적 증거였습니다.
하지만 이 오로라는 주로 자외선 영역에서 발생했기 때문에 사실 육안으로 봤을 때는 아무것도 보이지 않을 가능성이 높았습니다. 즉 우리가 화성에서 가서 지구의 오로라와 비슷한 것을 볼 가능성은 낮다는 것이죠. 그런데 이를 뒤집을 수 있는 새로운 연구 결과가 등장했습니다.
최근 유럽 우주국과 나사, 그리고 핀란드의 알토대학(Aalto University), 행성 및 천체 물리학 연구소(Institute of Planetology and Astrophysics of Grenoble (IPAG))의 국제 과학자팀은 화성의 대기를 관측한 또 다른 탐사선인 유럽 우주국의 마스 익스프레스(Mars Express)의 자료를 분석하던 중 재미있는 사실을 발견했습니다.
뒤늦게 알아낸 사실이지만, 2005년에 마스 익스프레스가 화성의 남반구 하늘에서 오로라를 관측했던 것입니다. 이 사실은 마스 익스프레스의 SPICAM 데이터를 분석하는 과정에서 밝혀졌습니다.
물론 화성에는 오로라의 형성에 중요한 강력한 자기장이 없습니다. 본래 35억 년 전에는 화성 역시 자기장이 있었던 것으로 보이나 화성의 내부가 식으면서 자기장 역시 같이 소실된 것으로 보입니다. 현재 화성에는 미약한 자기장이 국소적으로만 분포할 뿐입니다.
하지만 이 자기장 역시 태양에서 날라온 입자들을 끌어 당기는 역할을 할 수 있습니다. 따라서 태양에서 날아온 강력한 에너지 입자들이 여기에 끌려와 화성 대기와 충돌하므로써 오로라가 발생할 수 있는 것이죠. 이번 발견에서 주목할 점은 이 오로라가 2014년에 관측된 것과는 달리 육안으로도 볼 수 있다는 것입니다.
그런데 사실 더 흥미로운 내용은 화성 오로라의 색상입니다. 오로라의 색상은 태양에서 날아오는 입자와 반응하는 기체의 성분에 따라서 차이가 납니다. 지구의 경우 산소로 인해 녹색이나 혹은 붉은색으로 보이기도 하고 질소 때문에 푸른색에서 자주색으로 보이는 등 다양한 색상으로 보일 수 있지만 화성 대기는 대부분이 이산화탄소로 구성 성분이 단순해서 더 단순한 색구성을 하고 있습니다.
이를 연구한 과학자들에 의하면 화성 오로라는 눈으로 봤을 때 파란색에서 가장 강한 파장을 낸다고 합니다. 즉 파란 오로라(blue aurora)라는 것이죠. 만약 우리가 화성에 있을 때 운이 좋다면 짙은 파란색에 일부 다른 색상이 섞인 오로라를 보게 될지도 모릅니다.
인류가 언제 화성에 발을 내딛게 될지는 아직 알 수 없지만, 나사는 2030년대를 목표로 하고 있습니다. 언젠가 인류가 직접 눈으로 화성 밤하늘을 수놓은 오로라를 보는 날이 올지도 모릅니다.
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