화성은 태양계에서 가장 극적인 풍경을 가진 행성입니다. 에베레스트의 세 배 높이에 달하는 화산이 서 있고, 그랜드캐니언을 잔가지처럼 보이게 만드는 협곡이 행성을 가로지릅니다.
동시에 화성은 인류가 실제로 정착을 검토하고 있는 유일한 행성이기도 합니다. 하루 길이가 지구와 거의 같고, 산과 사막과 계곡이 있으며, 무엇보다 한때 물이 흘렀던 흔적이 뚜렷하기 때문입니다.
화성 기본 정보
| 항목 | 화성 | 지구 |
|---|---|---|
| 지름 | 약 6,780 km | 약 12,742 km |
| 표면 중력 | 지구의 약 1/3 | 1 |
| 하루 길이 | 약 24시간 37분 | 24시간 |
| 1년 | 약 687일 | 365일 |
| 평균 기온 | 약 -63℃ | 15℃ |
| 대기압 | 지구의 1% 미만 | 1기압 |
| 대기 조성 | 이산화탄소 95.3% | 질소 78%, 산소 21% |
지름은 지구의 절반 정도지만 밀도가 낮아 표면 중력은 지구의 3분의 1 수준입니다. 놀랍게도 실제 지형은 바다가 없다는 점만 빼면 지구의 육지와 대단히 흡사합니다.
화성의 날씨와 색
화성의 날씨를 한 문장으로 요약하면 "맑고 화창하며, 아주 춥다"입니다. 평균 기온은 지구 남극의 한겨울에 맞먹습니다.
표면이 온통 적갈색인 이유는 바위와 토양에 산화철이 풍부하기 때문입니다. 쉽게 말해 녹슨 철가루입니다. 이 붉은 먼지가 차갑고 건조한 대기 중에 늘 떠 있어서, 화성의 하늘은 푸른색이 아니라 누런 황색을 띱니다.
물은 땅 위의 얼음과 공기 중의 미량 수증기가 전부입니다. 화성 전체가 지구에서 가장 건조한 사막보다도 건조합니다.
물과 대기는 어디로 갔을까
화성 표면에는 물이 흘렀던 골짜기가 뚜렷하게 남아 있습니다. 과거에는 지금과 전혀 다른 모습이었다는 뜻입니다.
핵심 원인은 자기장의 상실입니다. 지구는 내부 핵에서 만들어지는 자기장이 방패 역할을 하며 태양이 쏟아내는 고에너지 입자를 막아냅니다. 화성에는 이 방패가 없습니다.
방패가 사라진 뒤 수천만 년에 걸쳐 태양풍이 화성의 대기를 조금씩 벗겨냈습니다. 대기가 얇아지자 기압이 낮아졌고, 액체 상태의 물은 유지될 수 없어 증발해 우주로 흩어졌습니다. 남은 것이 지금의 황량한 사막입니다.
화성에 가는 길 — 26개월마다 열리는 문
화성에는 아직 사람이 가지 못하고 탐사 로봇을 보내고 있습니다. 그런데 로봇조차 아무 때나 보낼 수 없습니다.
지구와 화성은 각자 다른 속도로 태양을 돌기 때문에, 연료를 가장 적게 쓰고 갈 수 있는 위치 관계가 약 26개월에 한 번씩만 찾아옵니다. 이 시기를 놓치면 2년 넘게 기다려야 합니다.
일정은 대략 이렇습니다.
- 편도 비행: 약 6개월
- 현지 체류 + 귀환 대기: 다음 발사 창이 열릴 때까지
- 전체 왕복 임무: 약 3년
착륙이 어려운 이유 — '공포의 7분'
화성 대기권에 진입할 때 우주선의 속도는 마하 27에 달합니다. 음속의 27배입니다. 그런데 화성의 대기는 지구의 1% 미만이라 감속에 쓸 공기가 턱없이 부족합니다.
대기를 뚫고 내려오는 데 걸리는 시간은 6~7분. 이 짧은 시간 안에 열차폐, 낙하산, 역추진 로켓이 순서대로 완벽하게 작동해야 합니다. 지구와의 통신 지연 때문에 관제소는 개입할 수도 없습니다. 게다가 화성 표면에는 평탄한 착륙장이 거의 없어 바위 위에 내려앉아야 합니다.
화성 정착을 가로막는 다섯 가지 장벽
첫째, 숨 쉴 수 없는 대기.
대기의 95.3%가 이산화탄소이고 기압은 지구의 1% 미만입니다. 산소호흡기 없이는 단 한 순간도 버틸 수 없습니다. 지구에서 비슷한 환경을 찾으려면 일반 여객기 순항 고도의 세 배 높이로 올라가야 합니다.
둘째, 막을 수 없는 방사선.
자기장이 없어 태양 복사와 우주 고에너지 입자가 그대로 쏟아집니다. 이 입자들은 우주복을 뚫고 들어와 살아 있는 세포를 파괴하고 DNA를 손상시킵니다. 현재 과학자들은 차폐 기술과 함께 방사선 손상을 완화하는 약물을 개발 중입니다.
셋째, 매년 200개씩 늘어나는 분화구.
화성은 소행성대와 가까워 궤도를 벗어난 소행성이 자주 끌려옵니다. 대기가 얇아 대부분 타지 않고 그대로 지면에 도달하며, 매년 약 200개의 새 분화구가 생깁니다.
넷째, 자외선을 막아줄 오존층이 없음.
차고 건조한 데다 자외선이 여과 없이 내리쬡니다. 지표에 그대로 노출된 생명체는 살아남기 어렵습니다.
다섯째, 먼지.
이것이 가장 과소평가된 위협입니다.
화성의 먼지가 특별히 위험한 이유
화성의 먼지는 모래가 아닙니다. 질감으로 따지면 담배 연기에 가까울 정도로 미세합니다.
아주 약한 바람에도 날아올라 사방에 스며듭니다. 호흡기로 들어오고, 잠자는 공간까지 침투하며, 정밀 기계와 생명유지장치의 틈새를 막아버립니다.
여기에 더 큰 문제가 있습니다. 정전기입니다. 미세한 입자들이 서로 충돌하며 전하가 쌓이는데, 이때 발생하는 전기 스파크가 최대 2만 볼트에 달할 수 있습니다. 전자장비와 생명유지장치를 한순간에 망가뜨릴 수 있는 수준입니다.
그리고 이 먼지가 대규모로 일어나면 작은 회오리가 더 큰 바람을 부르고, 결국 행성 전체가 먼지에 뒤덮여 표면조차 보이지 않는 상태가 몇 주씩 이어집니다. 태양광 발전에 의존하는 장비에는 치명적입니다.
화성의 절경 세 곳
마리너 계곡 — 태양계 최대 협곡
길이 약 4,000km, 최대 깊이 약 7km. 그랜드캐니언은 이 앞에서 작은 잔가지에 불과합니다. 길이만 놓고 보면 호주 대륙을 가로지르는 규모입니다. 원래는 거대한 호수였다가 기록적인 홍수로 물이 넘치며 계곡이 되었다는 가설이 있는데, 그때 흐른 물의 양은 아마존강의 100~200배로 추정됩니다.
올림푸스 몬스 — 태양계 최고봉
높이 약 22km로 에베레스트의 세 배에 달하는 화산입니다. 산의 기초 면적은 영국 전체보다 넓고, 정상의 칼데라만 해도 런던·파리·뉴욕을 합친 것보다 큽니다.
화성의 지형이 이렇게 거대한 이유는 낮은 중력 때문입니다. 중력이 지구의 3분의 1이라 용암이 자기 무게에 무너지지 않고 훨씬 높이 쌓일 수 있었습니다.
빙하 지대
과거 바다가 얼어붙은 것으로 추정되는 얼음 지형이 곳곳에 있습니다. 비교적 최근에 생성된 빙하는 먼지와 모래에 덮여 있어 겉으로는 잘 드러나지 않습니다.
500만 년마다 찾아오는 기회
화성의 자전축은 오랜 시간에 걸쳐 크게 흔들립니다. 약 500만 년 주기로 극지방이 태양 쪽으로 크게 기울어지는 시기가 찾아옵니다.
이때 극지방의 얼음이 대규모로 녹습니다. 만약 얼음 속이나 지하에 미생물이 잠들어 있다면, 바로 이 시기에 모습을 드러낼 가능성이 있습니다. 화성 생명체 탐사가 극지방과 지하에 집중되는 이유입니다.
자주 묻는 질문
화성에 실제로 사람이 언제쯤 갈 수 있나요?
여러 기관과 기업이 2030년대를 목표로 제시하고 있지만, 방사선 차폐와 장기 체류 기술이 관건입니다. 왕복 3년을 견딜 생명유지 시스템이 검증되어야 합니다.
화성에서 감자를 키울 수 있나요?
토양 자체에는 필요한 무기물이 있지만 과염소산염 같은 독성 물질이 섞여 있어 정화가 필요합니다. 밀폐된 온실 안에서 정화한 토양과 인공 조명을 쓰는 방식이 현실적인 접근으로 검토되고 있습니다.
화성이 붉은 이유가 뭔가요?
토양과 암석에 산화철, 즉 녹슨 철 성분이 풍부하기 때문입니다. 이 붉은 먼지가 대기 중에도 떠 있어 하늘까지 누렇게 보입니다.
화성에 정말 물이 있나요?
극지방의 얼음과 지하 얼음층은 확인되었습니다. 액체 상태의 물이 지하에 존재할 가능성도 계속 연구되고 있지만, 표면에서는 기압이 너무 낮아 액체로 유지되기 어렵습니다.
마무리
화성은 태양계에서 인류가 가장 진지하게 정착을 검토하는 행성입니다. 하루 길이가 지구와 거의 같고, 물이 있었던 흔적이 뚜렷하며, 지하에는 미생물이 남아 있을지도 모릅니다.
동시에 방사선과 먼지라는 두 개의 벽이 버티고 있습니다. 이 벽을 넘는 문제는 로켓 기술이 아니라 생명을 지키는 기술의 문제입니다.
다음 목적지는 지구 1,300개를 삼키고도 자리가 남는 거대 행성입니다.