(To study Mars's atmosphere, ESA's two Mars orbiters make use of a technique called 'radio occultation'. Credit: European Space Agency)
유럽 우주국의 두 탐사선이 새로운 방법으로 슈퍼 태양폭풍을 화성에서 관측하는데 성공했습니다. 2024년 5월, 지구는 20년 만에 가장 강력한 태양 폭풍 의 영향을 받았습니다. 이 폭풍으로 인해 지구 대기가 극도로 활성화되어 멕시코 남쪽까지 관측될 정도로 아름다운 오로라가 발생했습니다. 이 태양 폭풍은 유럽 우주국의 두 탐사선이 우연히 관측에 유리한 위치에 있었을 때 화성을 덮쳤습니다.
(Sun Releases Largest Flare of this Solar Cycle)
마스 익스프레스 TGO (Mars Express and ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO))는 64시간 만에 화성에서 200일 동안 받는 수준의 방사선을 받았습니다. 화성은 지구보다 태양에서 더 멀지만, 약한 행성 자기장을 지니고 있어 강력한 태양풍 입자들이 그대로 대기 상층으로 진입합니다.
유럽우주국(ESA) 연구원 제이콥 패럿 (ESA Research Fellow Jacob Parrott)은 두 화성 탐사선이 보낸 데이터를 분석헸습니다. 이에 따르면 초강력 폭풍은 화성 대기의 두 개의 서로 다른 층, 즉 고도 약 110km와 130km에서 전자 수를 극적으로 증가 시켰는데, 각각 45%와 무려 278%나 증가했습니다. 이는 화성 대기의 이 층에서 관측된 전자 수 중 가장 많은 수치입니다. 탐사선의 컴퓨터가 일시적인 오류를 겪었을 정도입니다.
연구팀은 이 현상을 좀 더 자세히 관측하기 위해 TGO가 화성 지평선 너머로 사라지는 바로 그 순간에 마스 익스프레스에서 전파 신호를 TGO에 송신했습니다. TGO가 사라지면서 전파 신호는 화성 대기의 여러 층에 의해 굴절된 후 궤도선에 포착되었고, 이를 통해 과학자들은 각 층에 대한 더 자세한 정보를 얻을 수 있었습니다. 연구진은 또한 NASA의 메이븐 탐사선에서 얻은 관측 자료를 활용하여 전자 밀도를 확인했습니다.
이 새로운 관측 기술은 지구와 우주에서는 사용되어 왔지만, 사실 화성에서는 새롭게 시도되는 것으로 본래는 지상 로버와 탐사선 사이 통신에 사용되던 기술을 다른 방식으로 응용해 과학적 사실을 알아낸 것입니다. 이 연구는 저널 네이처 커뮤니케이션스에 발표됐습니다.
이번 연구에서 자기장이 약한 화성의 대기가 태양 폭풍에 훨씬 취약하고 직접 영향을 받는다는 사실을 다시 확인할 수 있었습니다. 이는 한때 바다와 대기가 있던 화성이 지금처럼 대기가 얕고 춥고 건조한 행성에 된 이유를 잘 보여주고 있습니다. 또 이 연구는 앞으로 화성 유인 탐사를 포함한 미래 탐사에 중요한 정보 (특히 태양 폭풍 시 우주선 및 우주 비행사의 안전)를 제공할 것으로 기대됩니다.
참고
ESA's Mars orbiters watch solar superstorm hit the red planet (phys.org)
May 2024 solar storms - Wikipedia
Martian ionospheric response during the May 2024 solar superstorm, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69468-z
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