(The first visible-light image of a green aurora on Mars, left, taken by NASA’s Perseverance rover. A comparison image, right, shows the night sky without the aurora but featuring the Martian moon Deimos. Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS/SSI)
밤하늘에 거대한 커튼처럼 빛나는 오로라는 지구에만 있는 것이 아닙니다. 앞서 소개한 것처럼 목성에는 태양계에서 가장 거대한 오로라가 발생합니다. 그리고 우리와 이웃한 화성 역시 오로라를 볼 수 있는 행성입니다. 다만 대기의 밀도가 지구의 1% 정도로 낮고 지구보다 태양에서 멀기 때문에 지구처럼 크고 선명한 오로라가 발생하지 않는다는 차이점이 있습니다. 여기에 지구처럼 강한 자기장이 없어 극지방에 태양에서 온 고에너지 입자가 모이지 않는다는 점 역시 차이점입니다.
화성의 대기를 관측하는 나사의 메이븐 (MAVEN) 탐사선은 자외선 영역에서 화성의 오로라를 관측한 바 있습니다. 화성의 오로라는 얕은 대기 전체에서 발생하며 지구의 오로라와 마찬가지로 강력한 태양 폭풍에 의해 더 강하게 나타나는 경향이 있습니다. 메이븐은 태양에서 쏟아진 태양 에너지 입자 (solar energetic particle (SEP))가 화성에서 일으킨 오로라를 2014년 자세히 관측해 지구로 데이터를 전송했습니다.
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하지만 화성에서 오랜 시간 화성을 탐사한 로버들은 지금까지 화성에서 오로라를 관측한 적이 없었습니다. 이론적으로는 가시광 영역에서도 관측이 되어야 하지만, 앞서 말한 이유 때문에 화성의 오로라는 지구보다 희미하게 나타날 수밖에 없기 때문입니다. 그런데 노르웨이 오슬로 대학의 엘리제 크누트센 (Elise Knutsen, a postdoctoral researcher at the University of Oslo in Norway)이 이끄는 과학자 팀은 우연한 기회에 퍼서비어런스 로버를 통해 화성의 오로라를 관측할 기회를 얻었습니다.
우선 연구팀은 이론적인 모델링을 통해 퍼서비어런스 로버의 슈퍼캠 분광기 (SuperCam spectrometer)와 마스트캠 Z 카메라로 녹색광인 557.7nm 파장에서 오로라를 관측할 수 있을 정도의 강력한 태양 코로나 물질 방출 (CME)이 일어나기를 기다렸습니다. 그리고 나사의 우주 기상 관측 기관의 도움을 얻어 2024년 3월 15일 화성에 강력한 태양 에너지 입자 폭풍이 덮칠 것이라는 예보를 확보했습니다. 최종적으로 나사 퍼서비어런스 로버 팀은 이날 실제로 녹색 파장에서 예측한 것과 같은 오로라를 관측하는데 성공했습니다. (사진)
물론 매우 희미한 녹색광이기 때문에 우주 비행사가 육안으로 확인하긴 쉽지 않아 보이지만, 지구의 녹색 오로라와 똑같은 557.7nm 파장에서 오로라가 생긴다는 점을 확인했다는 점에서 놀라운 연구 결과라고 하겠습니다. 참고로 이 파장은 태양 고에너지 입자에 부딪친 대기의 산소 원자에서 나온 것입니다. 산소가 풍부하고 자기장이 센 지구에서는 강한 녹색 커튼을 볼 수 있지만, 화성 대기에는 산소도 적고 자기장도 약해 상대적으로 희미한 녹색광이 보인 셈입니다.
아무튼 화성에도 녹색 오로라가 생길 수 있다니 신기한 일이 아닐 수 없습니다.
참고
https://phys.org/news/2025-05-perseverance-mars-rover-captures-visible.html
Elise W. Knutsen et al, Detection of visible-wavelength aurora on Mars, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads1563
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