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태양계 이야기 659 - 화성의 구름




(Example of a sequence of images taken by ESA’s Mars Express Visual Monitoring Camera as a limb cloud came into view on 7 March 2013. From top to bottom, the images were taken at 22:48:22, 22:49:59, 22:51:32 and 22:53:07 GMT. Credit: European Space Agency)


(From top to bottom, the images were taken on 15 December 2009 at 06:48:41, 06:49:25, 06:50:51, 06:51:35 and 06:52:19 GMT. Credit: European Space Agency)


(Dust clouds over Mars. Credit: MARCI: NASA/JPL/MSSS; VMC: ESA , CC BY-SA 3.0 IGO)


 비록 지구 대기 밀도에 1%에 불과한 대기를 지닌 화성이지만, 화성에서도 구름은 존재합니다. 큐리오시티 로버의 지상 관측에서도 매우 높고 옅은 구름이 관측된 바 있고 화성 주변을 공전하는 탐사선에서도 이를 관측한 바 있습니다. 화성 구름의 특징은 매우 높은 고도에서 형성되며 지구의 구름과 달리 자주 눈이나 비를 내리지 않는다는 것입니다. 


 유럽 우주국의 마스 익스프레스 탐사선은 2003년부터 화성 주변을 관측하고 있습니다. 유럽 우주국의 과학자들은 본래 비글 - 2 착륙선을 감시하는 목적으로 제작된 저해상도 카메라인 Visual Monitoring Camera를 활용해서 화성의 대기와 구름을 관찰해왔습니다. 소프트웨어 업그레이드를 통해 과학 임무에 사용할 수 있게 개조된 Visual Monitoring Camera는 화성의 대기와 구름을 관측했습니다. 


 스페인 아구스틴 산체스 라베가(Agustin Sánchez-Lavega, University del Pais Vasco in Bilbao, Spain)를 비롯한 과학자들은 2007년에서 2016년 사이 수집된 21,000장의 이미지에서 300장의 구름 사진을 확인하고 연구했습니다. 이에 따르면 화성의 구름은 50-80km까지 높은 고도에서 발생하며 너비는 400-1500km까지 매우 넓게 펼쳐졌습니다. 


 이렇게 말하면 화성에 구름이 상당히 큰 것 같지만, 사실 밀도가 매우 낮다는 사실을 기억해야 합니다. 지상에서 봤을 때는 맑은 하늘에 옅은 구름이 사실 잘 보이지도 않는 수준일 것입니다. 하지만 그렇다고 식별할 수 있는 구름이 없는 것은 아닙니다. 앞서 언급했듯이 로버에서도 확인한 바 있습니다. 


 연구팀에 따르면 이 구름 주성분은 물의 얼음이라고 합니다. 흥미롭게도 이 고도에서 물은 고체와 수증기 상태를 오갈 수 있다고 합니다. 아침이나 오전에는 아직 기온이 낮아서 얼음 입자로 존재하지만, 낮에 기온이 오르면 다시 수증기 상태로 돌아가 구름이 사라지는 것입니다. 


 화성에서 구름과 혼동을 줄 수 있는 요소 가운데 하나는 거대한 모래 폭풍입니다. 가벼운 입자의 경우 고도 65km까지 올라갈 수 있는 것으로 나타났으며 이 경우에도 구름과 비슷한 모습을 지닐 순 있지만, 모래 폭퐁과 같이 나타나고 태양의 위치에 따라 사라지지 않기 때문에 구분이 가능합니다. 


 연구팀은 마스 익스프레스의 사진은 물론 나사의 MRO 이미지까지 같이 판독해 구름을 옆에서는 물론 위에서도 비교 연구를 진행할 수 있었습니다. 10년 넘게 계속해서 활약하는 화성 탐사선 덕분에 우리는 이 붉은 행성의 역동적인 모습을 이해할 수 있게 되었습니다. 


 참고 



A. Sánchez-Lavega et al. Limb clouds and dust on Mars from images obtained by the Visual Monitoring Camera (VMC) onboard Mars Express, Icarus (2017). DOI: 10.1016/j.icarus.2017.07.026

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