빛나는 화성 우리의 레드 행성

화성

태양계 행성 중 화성이 가장 주목을 받아 영화나 소설의 소재로 많이 활용되고 있습니다. 화성은 지구와 가까운 행성으로 여러 에피소드를 통해 생명체의 존재 가능성이 제기되면서 신비감과 공포감을 자아내고 있습니다. 이러한 관심은 제2의 지구와 화성에 대한 풍부한 자료를 확보하여 화성 연구에 큰 진전을 이룬 매리너 6호, 7호, 8호, 9호, 바이킹 1호, 2호 등 많은 우주선들의 화성 탐사로 이어졌습니다.

 

제2의 지구로 불리는 화성의 모습

화성의 대기는 매우 얇습니다. 화성 표면 근처의 대기압은 지구의 약 0.75%에 불과한 약 0.006 기압입니다. 이것은 얇은 대기의 중력이 매우 작기 때문입니다. 화성 대기의 구성은 이산화탄소 약 95%, 질소 약 3%, 아르곤 약 1.6%이며 미량의 산소와 수증기를 포함하고 있습니다. 금성과 매우 유사한 대기 구성을 가지고 있지만 금성에 비해 대기가 매우 얇기 때문에 금성처럼 높은 온도를 가질 수 없습니다.

2003년, 지구에서 망원경으로 관측한 결과 화성의 대기 중에 메탄이 존재할 가능성이 높아졌습니다. 그러다가 2004년, 화성급 탐사선의 조사 결과 메탄의 존재가 확인되었습니다. 화성에 메탄이 존재한다는 사실은 매우 흥미롭습니다.

화성 환경에서 빠르게 사라지는 메탄이 발견되었다는 것은 끊임없이 보충되고 있다는 것을 의미합니다. 가스가 생성되는 원인은 화산 활동이나 혜성의 충돌, 미생물의 생명체 존재 가능성 등을 생각할 수 있지만 지금까지는 모두 알려지지 않았습니다.

얼음 튜브는 화성의 극지방에 존재하며, 표면 온도는 평균 -80°C 정도로 낮습니다.
화성의 대기는 크게 요동칠 수 있습니다. 극지의 겨울에 몇 달 동안 밤이 계속되면 표면은 매우 낮은 온도가 되어 대기의 약 25%가 얼어 압력이 낮아질 것입니다.

그 후 태양이 다시 극에 빛을 비추면 얼어붙은 이산화탄소가 승화하면서 극에 강한 바람을 만들어냅니다. 이 강한 바람이 화성의 먼지를 움직이게 하는데, 이 현상을 먼지 폭풍이라고 합니다. 이것은 지구상의 화성의 모습을 바꿉니다.

화성의 표면 온도는 약 -140°C에서 20°C이며 평균 온도는 약 -80°C입니다. 이 낮은 온도는 화성의 대기가 희박하고 열에 견딜 수 없기 때문인 것으로 알려져 있습니다. 화성의 극지방에 존재하는 얼음 튜브도 낮은 온도 때문에 존재할 수 있습니다.

 

화성의 밝고 어두운 두 가지 측면

화성의 표면
화성 지형의 특징은 크게 두 가지입니다. 북반구는 평평한 평원(물 침식 눈이라고도 함)이 있고, 남반구는 기상학적 영향으로 인해 움푹 파인 땅과 분화구가 많습니다. 그 결과, 지구에서 볼 수 있는 화성의 표면도 밝기가 다른 두 종류의 지역으로 나뉩니다.

밝은 평원은 많은 붉은 철 산화물을 포함하여 먼지와 모래로 덮여 있고 아라비아 반도 또는 아마조아 평원이라고 불립니다. 반면에, 어두운 장소들은 바다라고 생각되고 마레 에리스라움 (라틴어로 붉은 바다), 세레늄 해, 오로라 만이라고 불립니다.

그리고 그 행성의 표면은 주로 현무암과 무연탄입니다. 마그마가 굳는 두 암석은 표면 근처의 이산화규소의 양에 의해 분리됩니다. 행성의 대부분은 두께가 몇 미터가 넘는 미세한 입자들로 덮여 있습니다. 이 먼지들은 대부분 철 산화물이기 때문에, 그 행성은 전체적으로 붉게 보입니다.

화성의 극지방에는 물 얼음과 화성의 계절 변화에 따른 이산화탄소로 만들어진 극관이 있습니다. 여름에는 이산화탄소 얼음이 승화하여 암반 표면을 형성하고 겨울에는 다시 얼음이 됩니다. 그리고 물속의 얼음은 여름에도 극관에서 계속해서 얼게 됩니다.

화성의 올림푸스 산은 높이가 약 25km이고 태양계에서 가장 높은 산입니다. 이 산은 타르시스 하이랜즈라고 불리는 넓은 지역에 위치해 있습니다. 화성은 또한 태양계에서 가장 큰 협곡인 벨레즈-마리네리스 협곡을 가지고 있습니다. 그것은 길이가 약 3,000km이고, 깊이가 8km이며, 부분적으로 폭이 500km입니다. 화성에는 또한 많은 분화구가 있는데, 그중 가장 좋은 것은 밝은 붉은 모래로 덮인 헬라스 충돌 분지입니다.

화성의 반지름은 지구 반지름의 약 절반인 약 3,400km이고, 질량은 지구의 1/10인 약 6.4x1023kg입니다. 밀도는 ³ 3,930kg/m로 지구보다 작습니다. 이 작은 밀도는 화성의 내부 구조가 지구와 다르다는 것을 의미합니다. 내부의 무거운 핵은 상대적으로 작고, 지구의 핵보다 가벼운 원소들로 구성되어 있을 것으로 가정됩니다.

 

화성

불규칙한 화성의 회전축

화성의 자전 주기는 약 24시간 37분으로 지구와 거의 비슷합니다. 자전축 또한 지구와 비슷하게 약 25도 기울어져 있습니다. 따라서 지구와 같은 계절의 변화가 있을 것입니다.

하지만 오랜 기간 동안 행성 운동의 안정성을 조사하기 위해 실시한 시뮬레이션 결과, 화성의 자전축이 크게 변화하고 있는 것으로 나타났습니다. 화성의 자전축은 수백만 년 동안 불규칙하게 변동해 왔는데, 이 변동은 태양과 다른 행성들 사이의 중력적 상호작용 때문인 것으로 추정됩니다.

흥미로운 것은 일반 상대성 이론의 영향을 무시했다면 이러한 변화에 대한 시뮬레이션은 일어나지 않았을 것이라는 점입니다. 태양의 중력으로 인한 시공간의 힘도 화성의 궤도에 영향을 미치고 있는 것으로 보입니다. 또한 지구의 기울기가 우연한 것이 아니라는 것을 의미하며, 이는 지구의 안정된 회전축이 거대 위성인 달과의 상호작용을 통해 형성되었음을 나타냅니다.

태양과 화성 사이의 거리는 평균 1.52 AU이며, 공전 주기는 약 687일입니다. 화성의 궤도는 약간 일그러진 타원 형태입니다. 결과적으로 화성이 지구에 가장 가까운 곳은 0.37 AU (약 5천 5백만 킬로미터)입니다.

화성의 자기장의 크기는 지구의 800분의 1 정도로 매우 작은 것으로 알려져 있습니다. 화성의 자전 속도는 지구와 비슷하고, 과거의 화산 활동으로 보아 '액체 내부'가 있을 것으로 생각됩니다. 따라서 화성은 어느 정도 강한 자기장을 가지고 있을 것입니다. 하지만 측정 결과 자기장이 매우 약했는데, 이는 보편적인 자기장 설명 이론인 다이너모 이론으로는 설명하기 어렵습니다.

화성에는 포보스 위성과 데이모스 위성 두 개가 있습니다. 두 위성은 1877년 미국 천문학자 아사프 홀에 의해 발견되었습니다. 두 위성은 행성의 적도 근처에서 거의 원형 궤도를 돕니다.

포보스는 지름 약 27km의 타원체로 화성에서 약 9,380km 떨어진 곳을 약 7시간 30분의 공전 주기로 공전하고 있습니다. 포보스는 화성의 자전 속도보다 더 빠르게 공전하기 때문에 화성 표면에서 보면 서쪽에서 상승해 동쪽으로 내려갑니다.

데이모스는 지름이 약 16킬로미터, 공전 주기가 약 30시간 30분인 타원체입니다. 그리고 지구의 달과 마찬가지로 화성의 두 위성은 자전 주기와 공전 주기가 같고, 화성은 항상 같은 면을 향합니다.