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태양계 이야기 1185 - 화성을 덮친 슈퍼 태양폭풍



 (To study Mars's atmosphere, ESA's two Mars orbiters make use of a technique called 'radio occultation'. Credit: European Space Agency)

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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.

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(Sun Releases Largest Flare of this Solar Cycle)

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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.

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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.

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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.

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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.

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참고

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ESA's Mars orbiters watch solar superstorm hit the red planet (phys.org)

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May 2024 solar storms - Wikipedia

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Martian ionospheric response during the May 2024 solar superstorm, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69468-z

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