우리는 화성을 지구처럼 만들 수 있을까? VIDEO:How to Terraform Mars

 

 

오늘날 우리가 가지고 있는 기술로 화성을 테라포밍(Terraforming)하는 것이 가능할까?

 

* 테라포밍(Terraforming)

인간이 살 수 있는 환경으로 바꾸는 것

 

지구와 같은 조건 테라포밍된 화성의 모습 Image: Alamy images planetary.org

 

화성은 한때 지구와 같은 세계였다.

 

약 35억에서 40억년 전 사이에 우리의 물 위에 생명체가 나타났을 때, 화성은 또한 액체 상태의 물과 아마도 흐르는 강이 있는 곳이었다. 

 

두꺼운 대기, 방사선을 막을 수 있는 자기장, 그리고 다양한 유기 분자들이 결합된 화성은 우리가 알고 있는 것처럼 생명체를 형성하고 지탱할 수 있는 유리한 조건을 가지고 있었다.

 

하지만 화성은 아마도 오랫동안 거주할 수 없을 것이다. 이 붉은 행성은 약 30억에서 40억년 전에 자장을 잃었는데, 이 자기장은 태양으로부터 끊임없이 들어오는 에너지 입자들의 흐름인 태양풍이 화성의 대기와 지표수의 대부분을 타격하고 벗겨내면서 오늘날 우리가 보는 차가운 사막으로 화성을 바꾸어 놓았다.

 

우리는 자연의 영향을 되돌리고 화성을 다시 거주할 수 있는 행성으로 바꿀 수 있을까? 

 

 

차가운 화성 데우기

화성의 대기는 너무 얇고 차갑기 때문에 화성 표면의 액체 상태의 물을 지탱할 수 없다. 대기압이 지구의 0.6%에 불과하기 때문에, 2008년 NASA의 피닉스 착륙선이 본 것처럼, 어떤 표면 물도 빠르게 증발하거나 얼어붙을 것이다.

 

우리가 어떻게 화성의 대기를 가열하고 생명에 더 잘 접대할 수 있는지에 대한 몇 가지 다른 생각들이 있다. 예를 들어, 일론 머스크는 우리가 화성의 극지방에서 핵폭탄을 폭발시킴으로써 화성의 지형을 바꿀 수 있다고 제안했다. 그는 폭발이 극지방 상공에서 일어날 것이기 때문에 방사능은 문제가 되지 않을 것이지만, 그 열 방출은 얼어붙은 이산화탄소를 증발시켜 지구를 따뜻하게 하고 물 얼음을 녹일 것이라고 말한다.

 

화성 북극 지역의 HRSC 모습. 북극의 캡, 보레알리스 플라니티아 위에 있는 성층권의 둑, 템페 테라 고원(왼쪽)을 캡처한 것이다. 이 사진은 2014년 5월 2일 화성익스프레스의 14,125번째 화성 궤도에서 찍은 것이다. 

 

 

화성은 과학적이고 윤리적이며 법적인 문제들을 제기한다. 과학적인 관점에서, 연구원들은 그 결과 녹은 물 얼음이 행성을 수십 미터 깊이까지 쉽게 덮을 수 있을 것이라고 추정하지만, 아마도 오래 지속되지는 않을 것이다. 극지방의 캡을 증발시켜 화성의 대기에 더해진 이산화탄소는 지표면 액체 물과 대기 수증기를 지탱할 수 있을 만큼 따뜻한 조건에 필요한 지구와 비교되는 압력과는 거리가 먼 압력의 두 배밖에 되지 않을 것이다.

 

화성은 무질서한 토양에 갇힌 이산화탄소와 광물에 단단히 결합된 탄소와 같이 더 풍부한 이산화탄소의 공급원을 가지고 있다. 하지만 NASA와 ESA 위성 자료에 따르면, 연구원들은 우리가 화성의 표면 전체를 이산화탄소로 채굴한다고 해도, 대기압은 여전히 지구의 약 10-14%에 불과할 것이라고 추정한다. 이것은 액체를 유지하기에 거의 충분하지 않은 섭씨 약 10도의 평균 온도 상승에 해당될 것이다.

 

이 모든 것을 관점으로 말하자면, 우리는 화성을 의미 있게 따뜻하게 하기 위해 인간이 지구 전체 역사를 통해 방출한 것보다 더 많은 이산화탄소가 필요할 것이다. 따라서 현재 기술로는 불가능해 보이는 화성 탐사도 만만치 않다.

 

지구의 대기의 진화 지구의 대기에 있는 이산화탄소, 메탄, 산소의 양은 시간이 지나면서 급격히 변화했다. 사이언티픽 아메리칸에서 각색한 제임스 캐스팅스의 "메탄이 기후를 만들 때"는 조니 존슨의 데이터이다. Image: Merc Boyan / The Planetary Society planetary.org

 

미래의 기술 발전으로, 우리는 훨씬 더 많은 이산화탄소와 물을 저장할 수 있는 화성 지각 깊숙한 곳에서 광물을 발굴할 수 있을 것이다. 하지만 이 매장된 매장량의 범위는 현재 위성 자료에 의해 알려지거나 증명되지 않다. 우리는 또한 클로로플루오로카본과 같은 이산화탄소보다 우수한 열가스를 인위적으로 도입할 수 있다. 하지만 이 가스들은 수명이 짧기 때문에 화성을 따뜻하게 유지하기 위해 이 과정을 대규모로 반복해야 할 것이다.

 

또 다른 생각은 혜성과 소행성을 화성에 충돌하도록 유도함으로써 가스를 수입하는 것이다. 그러나, 의미 있는 차이를 만들기 위해서는 과도한 양의 영향이 필요하기 때문에, 이는 실용적인 것은 아니다.

 

화성에서의 호흡

또 다른 과제는 화성의 대기를 숨막히게 하는 것이다. NASA의 인내 탐사 로봇에 대한 MOXIE 실험은 화성의 대기에서 나온 이산화탄소를 산소로 전환하는 것을 목표로 하고 있다. 만약 그것이 작동한다면, 미래의 인간 탐험가들은 그들의 서식지를 위해 산소를 생산하기 위해 이런 종류의 기술을 사용할 수 있다. 하지만, 지구 전체를 위해 이것을 하는 것은 가능하지 않을 수도 있다. 이것이 일부 연구자들이 이미 지구의 대기를 변형시킨 형태의 생명체로 눈을 돌릴 것을 제안하는 이유이다.

 

지구에서, 시아노박테리아는 광합성을 통해 약 25억년 전 메탄, 암모니아, 그리고 다른 가스들의 대기를 오늘날의 산소가 풍부한 기체로 전환시키는 역할을 했다. 화성이 지구와 같이 햇빛을 절반도 받지 못하고 가시성을 악화시키는 지구적인 먼지 폭풍 문제를 안고 있기 때문에, 연구원들은 낮은 빛에서 광합성을 하여 사람에게 숨쉴 수 있는 공기를 만들어 주는 특별한 미생물을 화성에 도입할 것을 제안했다. 다른 유기체들과 짝을 이루면, 전체 생명주기는 호의적인 가스 혼합으로 화성에서 만들어질 수 있다.

 

국제우주정거장에서, 연구원들은 정기적으로 지구 이외의 환경에서도 견딜 수 있는 미생물의 능력을 시험한다. 한 가지 실험에서, 일부 미생물은 더 복잡한 생명체임에도 불구하고, 일부 이끼를 포함하여 533일 동안 화성 같은 조건을 가진 컨테이너에서 살아남았다.

 

미생물로 인한 호흡이 가능한 화성의 주요 과제는 시간이다. NASA는 1976년에 화성 환경에 특별히 적응한 극성애 생물들도 붉은 행성을 벗어나 거주 가능한 대기를 만드는데 적어도 수천 년이 걸릴 것이라는 결론을 내렸다. 그 이후로 그 기관은 미래의 인간 탐험가들을 위해 산소를 생산하기 위해 미생물을 사용하는 것을 연구해왔다.

 

비록 우리가 화성 대기에 충분한 이산화탄소와 산소를, 그리고 표면에 지속적인 액체 물을 주입할 수 있었다고 해도, 지구와 유사한 조건들은 아마도 단명할 것이다.

 

 

NASA의 MAVEN 임무는 화성이 오늘날까지도 대기를 잃고 있다는 것을 밝혔다. 이 행성의 보호 자기장이 없다는 것은 태양풍이 계속해서 대기와 물을 벗겨 우리의 변화를 화성으로 되돌리거나 지속적으로 파괴할 것이라는 것을 의미한다.

 

화성의 지형을 진정으로 변화시키기 위해서는 화성의 자기장 부족 문제를 해결해야 할 것이다. 지구 자기장을 되살리기 위해 행성의 핵을 더 빨리 휘젓는 기술은 없지만, NASA의 수석 과학자 짐 그린 박사와 그의 동료들은 태양과 화성 사이에 L1이라고 불리는 지점에 위치하는 자기장은 이론적으로 그들의 중력이 거의 사라진 곳에서 화성을 감싸고 태양으로부터 보호할 수 있다고 이론적으로 설명했다. 

 

짐 그린 박사와 팀의 태양풍 시뮬레이션 이것은 태양-화성 L1 지점에 배치된 충분히 강한 자기장이 태양풍의 대기를 가리는 효과로부터 화성을 얼마나 가상적으로 보호할 수 있는지를 보여주는 시뮬레이션 이다. Image: Dr. Jim Green, NASA  planetary.org

그린과 연구팀은 태양풍 거동과 화성 대기에 대한 기존 우주선 데이터를 종합한 광범위한 시뮬레이션을 실시한 결과, 1만에서 2만 가우스의 자기장이 태양풍으로부터 화성을 충분히 보호할 수 있을 것이라고 말했다. 그린은 이 아이디어가 "황당하게 들린다"고 인정하면서도 현재 선마스 L1 지점에 약 2,000개의 가우스 필드를 배치할 수 있다고 언급했다. 그러므로 그러한 노력을 하는 것은 오늘날 가능하지 않다.

 

 

만약 우리가 화성의 대기 손실을 멈추거나 제한한다면, 우리는 가설적으로 많은 온난화 방법을 추구할 수 있을 것이다. 향후 수백 년 동안, 우리는 화성의 해양에 있던 양의 1/7만큼을 회복할 수 있었고, 그 시대의 거주가능성의 일부 측면을 다시 가져올 수 있었습니다.

 

그럼에도 화성은 지구 중력의 38%를 차지하기 때문에 0.38bar 정도의 대기권만 유지할 수 있다. 다시 말해서, 지구 기준으로 볼 때 지구와 히말라야 산맥만큼 얇고 차가운 공기로 인해 지형을 이룬 화성조차도 매우 추울 것이다.

 

간단히 말해서, 우리가 화성을 더 지구 같은 행성으로 바꿀 수 있다는 것은 매우 불가능해 보인다. 한편, NASA의 수십 년 화성 프로그램은 과거 또는 현재의 생명체를 수용하기에 이 행성의 적합성을 이해하고자 한다. 화성 탐사대 근기들은 붉은 행성의 물질로 지어진 지표면이나 지하의 밀폐된 구조물에서 살 것 같다. 현재로선, 예비 지구인들은 어떻게 화성을 열린 세계로 변화시킬 것인가에 대한 그들의 생각을 겸허하게 다듬어야 할 것이다.

 

source https://www.planetary.org/articles/can-we-make-mars-earth-like-through-terraforming

 

황기철 콘페이퍼 에디터

Ki Chul Hwang Conpaper editor 

 

 

How to Terraform Mars

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