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봄·여름 늘어나는 화성 산소의 비밀…생물이냐, 지질이냐 ‘오리무중’

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화성 대기 속 산소, 넌 어디서 왔니

NASA의 예측량보다 30% 더 늘어…가을 되면 감소, 이상 대기현상 숙제

“생물서 비롯” “물이 존재해야” 이견

경향신문

화성 지상 탐사 로봇인 큐리오시티. 최근 대기 분석 결과 산소가 예상보다 많이 검출되는 이상 동향을 발견했다. 미국항공우주국(NASA) 제공

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인터넷 사이트를 검색하면 미국항공우주국(NASA)이 제작한 화성 탐사선 ‘큐리오시티’ 착륙 장면을 묘사한 5분 내외의 영상을 쉽게 찾아볼 수 있다. 돌아다니는 소형 과학실험실 격인 큐리오시티가 어떻게 화성에 다다랐는지 보여주는 것으로 2011년 11월26일 지구에서 발사돼 2012년 8월6일 화성의 게일 충돌구에 안착하기까지 과정이 세밀히 묘사돼 있다.

영상을 보면 화성 대기권에 진입한 큐리오시티가 상당히 복잡한 과정을 거쳐 지상에 내려앉았음을 확인할 수 있다. 일단 낙하산을 펼친 뒤 한참을 내려가다 돌연 낙하산을 완전히 떼어내 버리고 역추 진 로켓을 켠다. 지구에서라면 필요 없는 일이다. 비행기 형태의 우주왕복선을 제외하면 대부분의 지구 귀환 로켓은 낙하산을 펼친 뒤 꾸준히 감속해 바다나 땅에 수직으로 안착한다. 화성에서 역추진 로켓이 필요한 건 대기 밀도가 지구의 1%밖에 되지 않기 때문이다. 낙하산을 편다고 해도 대기 밀도가 낮아 감속에는 한계가 있다는 얘기다. 대기가 있고 없고에 구애받지 않는 역추진 로켓을 켜 속도를 줄이는 일이 필요한 이유다.

그런데 이런 빈약해 보이는 화성 대기가 최근 과학계의 비상한 관심을 끌고 있다. NASA 연구진이 최근 국제학술지 ‘지구물리학 연구’에 발표한 논문에 따르면 화성 대기에서 산소의 양이 봄과 여름에 예측보다 30% 늘어난 사실이 확인됐다. 큐리오시티에 탑재된 장비로 2012년부터 2017년까지 분석한 것인데, 늘어난 산소는 가을에는 원래 예측 수준으로 줄어드는 경향이 관찰됐다.

예측에서 벗어난 건 화성 대기를 이루는 기체 가운데 산소뿐이었다. 질소와 아르곤의 경우 화성 대기의 95%를 차지하는 이산화탄소가 겨울에는 얼어붙고 여름에는 다시 대기 중으로 돌아가는 움직임과 연동되는 경향을 보였다. 하지만 산소는 예측보다 많이 증가하는 일이 봄과 여름마다 반복됐고, 늘어난 산소가 가을에 줄어드는 일 역시 되풀이됐다는 게 NASA 연구진의 분석이다.

NASA 연구진은 이 이상한 상황을 규명하기 위해 우선 큐리오시티의 측정 장비가 고장나지 않았는지 점검했다. 아무 이상이 없다는 것을 확인하자 이번엔 다양한 과학적인 가능성을 검토했다. 우선 이산화탄소나 물 분자가 산소를 방출했을 가능성을 확인했지만, 그러기엔 화성의 물이 너무 적고 이산화탄소가 산소로 변신하는 것도 어렵다고 봤다. 가을에 산소를 사라지게 하는 원인이 태양 방사선이라는 견해도 제기됐지만, 이런 식으로 빠르게 산소가 없어지는 건 불가능하다는 결론이 나왔다.

결과적으로 예측을 벗어난 산소의 증감이 오리무중 상황으로 빠진 것이다. 이런 비슷한 일은 최근 화성에서 메탄가스 농도가 갑자기 상승했을 때에도 벌어졌다. 일시적으로 상승한 메탄이 갑자기 검출이 어려울 정도로 희박한 수치까지 내려갔지만 원인은 미궁 속으로 빠졌다.

NASA에선 산소가 생물학적인 원인과 지질학적인 원인에 의해 모두 발생할 수 있다면서도 일단 생물에서 비롯된 것은 아닐 가능성에 무게를 실었다. 국내 우주과학계에서도 “화성에선 액체 상태의 물조차 존재 여부가 확인되지 않았다”며 “생물에서 산소가 비롯됐을 가능성을 타진하는 건 너무 나간 전망”이라는 견해가 나온다. 하지만 화성이 지구의 우주 식민지 후보로 떠오른 상황에서 생존과 정착을 위한 첫 번째 탐구 대상인 대기 구성에서 예측을 벗어난 수치가 나타났다는 점은 이후 과학계의 지속적인 관심을 끌 것으로 보인다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com

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