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태양계 이야기 1183 - 화성에서 번개를 포착한 메이븐 탐사선



 (Frequency-time spectrogram of electromagnetic waves measured by MAVEN. Credit: Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb4898)




(Schematic showing the formation of a whistler. Credit: Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb4898)

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나사의 화성 대기 탐사선인 메이븐 (화성 대기 및 휘발성 진화, Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN))이 최초로 화성에서 번개의 징후를 포착했습니다. 사실 번개가 치는 곳은 태양계에서 의외로 흔해서 목성, 토성, 천왕성처럼 두꺼운 대기를 지닌 가스 행성애서는 번개 활동의 징후인 휘슬러 파동'(whistler waves)이 관측된 바 있습니다.

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휘슬러 파동은 번개가 발생할 때 생성되는 낮은 주파수의 전자기파로, 행성의 자기권을 따라 자기장선을 따라 전파됩니다. 이 파동은 이온권과 자기권의 플라즈마를 통과하면서 낮은 주파수 신호로 인해 더 느리게 전파되므로 주파수 분산 현상이 발생하는 특징이 있습니다. 물론 목성 같은 가스 행성만이 아니라 번개가 자주 치는 지구에서도 관측할 수 있습니다.

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하지만 과학자들은 화성에서 휘슬러 파동을 관측하기는 어려울 것으로 생각해 왔습니다. 화성이 춥고 건조한 대기를 지니고 있어 일단 번개가 치기 힘든데다 대기 밀도도 지구의 1%에 불과하고 자기장도 매우 약하기 때문입니다.

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하지만 나사의 메이븐 데이터를 분석한 과학자 팀 놀랍게도 휘슬러 파동을 화성에서 발견했습니다. 건조하고 대기도 희박한 화성에 번개가 만들어질 수 있는 비결은 바로 행성 전체를 덮기도 하는 거대한 모래 폭풍입니다. 전하를 띤 입자들이 대기중에서 물방울 대신 충돌해 전하를 유도하고 특정 조건이 맞으면 번개를 일으킬 수 있다는 것은 지구에서도 화산 폭발 등에서 입증된 바 있습니다.

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화성에는 전 세계적인 자기장은 없지만, 지표면에 흩어져 있는 국지적인 지각 자기장은 있습니다. 특히 남반구에 더 강한 흔적이 관찰되며, 이 자기장선을 따라 휘슬러 파동이 전파될 수 있습니다. 따라서 먼지 폭풍에서 발생한 전기 방전이 휘슬러 파동을 만들어내면, MAVEN 우주선이 이를 감지할 수도 있습니다.

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다만 이는 여러 조건이 맞아야 하기 때문에 실제로는 관측이 매우 힘든 일일 수밖에 없습니다. 연구팀은 메이븐이 수집한 10만8천 건 이상의 데이터 중 화성 이온권에서 단 하나의 주파수 분산 휘슬러 파동을 발견했습니다.

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이 신호는 0.4초 동안 지속되었으며 최대 110Hz까지 이르렀습니다. 연구팀은 이론적 모델링을 통해 이 파동이 표면에서 발생한 후 우주선까지 전파된 것이 가능하다는 것을 확인했습니다. 연구팀은 발화 위치나 먼지 폭풍과의 관계를 정확히 밝히진 못했지만, 이 데이터가 지구에서 관측된 번개에 의해 생성된 휘슬러 파동과 매우 유사하다고 보고 있습니다.

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화성에 벼락이라고하면 마른 하늘의 날벼력보다 더 보기 드문 현상이 아닐수 없는데 실제로 가능하다는 점에서 놀랍습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-03-nasa-maven-evidence-lightning-mars.html

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František Němec et al, Lightning-generated waves detected at Mars, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb4898

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