버킷 리스트에 화성을 추가하지 말라 : 천문학-태양계 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2024-10-06

버킷 리스트에 화성을 추가하지 말라

(Don’t Add Mars to Your Bucket List)

David F. Coppedge

버킷 리스트에서 화성은 제거하라. 그곳은 어떤 생명체에게도 좋은 곳이 아니다.

화성(Mars)은 멀리서 보면 매력적이다. 그러나 실상을 안다면, 당신은 그곳에 가고 싶지 않을 것이다. 당신은 그곳에서 살 수 없다. 화성에 대한 우리의 매력은 지구의 자기장(Earth’s magnetic field) 경계를 벗어나면 끝난다. 거기에서부터 생명체는 사격장에서 살아가는 것이다.

방사선은 화성 거주민들에게 진정한 문제가 될 것임을 강력한 태양 폭풍은 보여준다.(2024. 6. 13. Space.com). 우리는 2003년부터 화성의 방사선(radiation) 문제에 대해 보고해 왔지만, 현재 태양 극대기(solar maximum)를 겪고 있는 화성 표면에서, 탐사선이 보내온 많은 데이터들이 있다. 메러디스 가로팔로(Meredith Garofalo)는 거대한 X12 태양 플레어로부터 방출된 방사선이 화성에 도달했을 때, 화성탐사 로봇인 큐리오시티 로버(Curiosity Rover)가 촬영한 애니메이션 GIF 이미지를 갖고 있다. 애니메이션에서 깜빡이는 각 지점은 태양풍의 하전 입자에 의해 포화 상태가 된 픽셀을 표시한다. 가로팔로는 로버 옆에 사람이 서 있어서 방사선에 노출된다면, 흉부 엑스레이 30장을 찍는 것과 같았을 것이라고 말한다.

이 태양 플레어 사건의 영향은 모든 과정을 지켜본 과학자들에게 상당한 교훈을 주었다. NASA의 메이븐(MAVEN) 탐사선, 2001 마스 오디세이(Mars Odyssey) 탐사선, 큐리오시티 탐사선의 연구자들은 이웃 행성인 화성을 더 잘 이해하고, 향후 승무원들이 방문할 경우에 도움이 될 수 있도록 이 사건의 데이터를 수집하였다.

"우리는 2024년 5월 11일부터 20일까지 화성에서는 대규모 태양 플레어, 코로나질량방출(CMEs), 극심한 태양에너지 입자 폭발 등 다양한 우주 날씨를 경험했으며, 데이터를 분석하는 데 있어서 이제 겨우 시작 단계에 불과하다. 5월 14일의 폭발은 정말 예상대로 일어났다"라고 콜로라도 대학의 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP)의 태양물리학자(heliophysicist)인 에드 티만(Ed Thiemann)은 Space.com에서 말했다.

향후 화성에 우주인이 방문할 수 있다는 개념은 매우 가능성 없어 보인다. 이 기사는 화성은 지구에 있는 자기장이 없기 때문에, 하전 입자가 표면까지 도달할 수 있다고 말한다. 지구 자기장은 장벽이 되어 생명체를 보호하고, 대기는 매우 유해한 자외선으로부터 지표면을 보호한다.

NASA는 역대급 태양 폭풍 동안에 화성이 밝아지는 것을 지켜보았다.(NASA, 2024. 6. 10). 이 기사에는 큐리오시티가 관측한 입자 충돌의 애니메이션 GIF와 MAVEN 궤도선이 감지한 오로라의 또 다른 애니메이션도 나와 있다.(위의 NASA를 클릭하여 살펴보라). 지구에서처럼 입자를 극지방으로 편향시키는 자기장이 없는 화성에서는, 태양을 향한 화성의 반구 전체에서 오로라가 발생한다.

캘리포니아 버클리 대학 우주과학연구소의 MAVEN 우주전파 책임자인 크리스티나 리(Christina Lee)는 "이번 태양에너지 입자 현상은 MAVEN이 지금까지 관측한 것 중 가장 큰 규모였다"고 말했다. "지난 몇 주 동안 여러 번의 태양 현상이 있었기 때문에, 화성에 충돌하는 입자들의 물결이 연이어 보였다."

태양풍 입자들의 폭격을 감지한 장비는 이것만이 아니었다. 주요 태양 현상이 화성에 영향을 미친 첫해도 아니었다.

마찬가지로 NASA의 2001 화성 오디세이 궤도선은 방향을 잡는 데 사용되는 항성 관측 카메라가 태양 입자들의 에너지로 인해 순간적으로 전원이 꺼졌었다. (오디세이는 다른 방법으로 방향을 잡았고, 한 시간 이내에 카메라를 복구했다.) 카메라가 잠시 꺼졌음에도 불구하고, 궤도선은 고에너지 중성자 검출기를 사용하여, X-선, 감마선, 하전 입자들에 대한 중요한 데이터를 수집했다.

오디세이가 태양 플레어를 처음 경험했던 것은 아니다. 2003년에도 X45로 추정되는 태양 플레어에서 나온 태양 입자들이 이러한 폭발 사건을 측정하도록 설계된 오디세이의 방사선 검출기를 태운 적이 있다.

이 기사의 짧은 동영상은 이러한 현상과 11년 주기의 태양 주기에서 그 강도가 어떻게 상승 및 하강하는지를 보여준다. (현재 주기는 2024년 7월부터 2025년 말 사이에 정점에 달할 것으로 예상되는 태양 극대기에 가까워지고 있다.) 하지만 활동이 오르락내리락하더라도 완전히 멈추지는 않는다. 화성은 항상 방사선의 표적이다.

인간이 화성에서 생활하고 일할 수 있을까?

두 기사 모두 미래에 화성을 방문하는 우주비행사에 대해 이야기하고 있다. 큐리오시티의 RAD(방사선 탐지기)의 데이터는 표면에 도달한 고에너지 태양 입자를 측정했다. NASA 기사에서는 "RAD의 데이터는 과학자들이 우주비행사가 마주칠 수 있는 최고 수준의 방사선 노출에 대비하는 데 도움이 될 것"이라며, "화성 지형에서 우주비행사를 보호하기 위해 데이터가 사용될 수 있다"고 덧붙였다. 화성의 안전한 장소에는 절벽과 용암굴이 포함될 수 있다. 하지만 이는 인간이 화성을 비행할 때의 위험들 중 일부에 불과하다. "화성 궤도나 우주 공간에서는 방사선 선량률이 훨씬 더 높아질 것이다"라고 RAD의 수석 연구자는 지적한다. 우주비행사들은 왕복 임무에서 최대 3년 동안 전리 방사선에 노출될 수 있다. 우주비행사가 도중에 큰 태양 폭발 사건으로 사망하지는 않더라도, 우주에서 방사선에 장시간 노출되면, DNA 손상과 치매 가능성에 노출될 수 있다. 태양 광선과 태양계 밖에서 오는 고에너지 우주선으로부터 우주비행사를 보호하는 것은 매우 어렵다.

엔지니어들은 영리해서, 화성 탐사 중에 우주비행사를 보호할 방법을 찾을 수 있을 것이다. 그러나 Space.com 기사는 장기 임무 수행에 대한 추가적인 문제점을 언급하고 있었다.

과학자들은 화성에서 인간의 안전 외에도, 화성에서의 농업 개발에 대해서도 걱정하고 있다. 지난달과 같은 강력한 태양 폭풍이 발생하면, 이미 어려운 화성의 환경에서, 충분한 식물을 심고 재배하기가 더욱 어려워질 수 있다.

"식물을 재배하려면 햇빛, 에너지, 많은 공간이 필요하기 때문에, 거주민들이 식물의 성장을 지속시키기에 충분한 인공조명을 공급할 수 있다고 하더라도, 용암굴이나 동굴에서 충분한 식량을 재배하기는 어려울 것이다"라고 스코브(Skov)는 말한다. "지구와 달리 화성의 대기는 너무 희박해서, 에너지 입자가 땅속까지 침투할 수 있다. 즉, 화성에서는 어떤 형태로든 방사선 폭풍이 지속적으로 문제가 되는 것이다. 이는 마치 지표면에 끊임없이 내리는 가벼운 이슬비와 같다.“

이것만이 위험 요인의 전부가 아니다. 화성의 다른 위험 요인들은 다음과 같다 :

▶ 화성에서 여름 한낮의 최고 기온은 21℃에 이르지만, 밤에는 -38℃까지 떨어진다. 적도의 평균 기온은 -27℃이다. 인간이 살아가려면 지속적인 열 공급이 필요하다.

▶ 화성의 얇은 대기에는 산소가 없기 때문에, 거주민들에게 필요한 산소를 지속적으로 공급해주어야 한다.

▶ 화성 지표면의 대부분에서 독성 화학물질인 과염소산염(perchlorates)이 발견되고 있다.(2013. 5. 8).

▶ 화성에는 물이 없을 가능성이 높다. 물이 없다면 생물체는 살아갈 수 없다. (2022. 8. 26).

▶ 표면 아래 깊은 곳에서 물이 발견된다 하더라도, 표면에서는 빠르게 증발할 것이다 (2022. 12. 11).

▶ 표면 아래의 물은 "매우 차갑고 농축된 소금물일 가능성이 높으며, 생물이 살아가기는 매우 어려울 것이다"(2018. 7. 26).

▶ 화성은 건조하기 때문에, 토양에 정전기가 스며들어, 모든 사물에 토양이 달라붙을 수 있다. 정전기는 특히 먼지 폭풍이 자주 지표면을 가로지르는 경우, 전자장비의 부품을 손상시킬 수 있다.

▶ 전 행성적 먼지 폭풍은 때때로 몇 주 동안, 행성 전체를 뒤덮기도 한다.

▶ 장기간의 무중력 상태는 우주비행사의 근육, 뼈, 면역계를 약화시킬 수 있다. 화성 임무는 가장 긴 우주정거장 임무보다 훨씬 더 오래 지속되어, 인간의 생리 현상에 돌이킬 수 없는 타격을 줄 수 있다.

▶ 화성은 대기를 빠르게 잃어버리고 있기 때문에(2018. 7. 20), 시간이 지날수록 환경은 더욱 악화될 것이다.

이러한 물리적 위험 요인들 외에도, 우주비행사에게 심리적 위험도 배제할 수 없다. 여기에는 갈등, 향수병, 밀실 공포증, 친구 및 사랑하는 사람들과의 고립으로 인한 우울증, 지루함, 생존을 위해 부피가 큰 우주복을 계속해서 착용하면서 생겨나는 좌절감, 즉각적 사망을 초래하는 생명유지 시스템의 오작동에 대한 불안감 등이 포함될 수 있다.

.불가능한 꿈일까? 고 칼 세이건(Carl Sagan)은 화성 생명체 탐사의 대표적인 지지자였다. 이제 일론 머스크(Elon Musk)는 인류를 구하기 위해, 화성으로의 이주가 필요하다고 믿고 있다.

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화성에 관한 인기있는 영화들은 배우들이 지구의 친절한 대기와 자기장의 보호를 받고 있는, 지구 표면의 할리우드에서 제작되었다는 사실을 기억하라. 먼지 폭풍과 식량 확보 문제를 다루었던 영화 '마션(The Martian, 2015)'과 같은 사실적인 영화도 지구에서 지구인이 제작했기 때문에, 방사선 문제를 다루는 것을 잊어버렸다. 화성 탐사선과 궤도선들은 수년 동안 작동하며 귀중한 데이터를 수집했지만, 화성의 생물학에 대한 경험은 아직까지 전무하다. 제임스 미치너(James Michener)의 미니시리즈 '스페이스(Space, 1985)'에서 나온 에피소드 중 하나는, 태양 플레어가 달을 향해 하전 입자를 쏟아내고 있다는 경고를 받고, 필사적으로 궤도선에 도달하려는 우주비행사의 모습을 묘사했다. 그는 착륙선을 출발시키고, 용감하게 궤도선과 랑데부를 시도하며 휴스턴의 관제사들과 유쾌하게 대화하다가, 점점 목소리가 약해져 통신이 끊겨지는 장면이 나온다. 다행히도 실제로 그런 일은 일어나지 않았다. 하지만 이 비극적인 에피소드는 시청자들에게 우주가 위험하다는 사실을 일깨워주었다.

오랜 시간 좁은 공간에 갇혀 지내는 것은 인간의 정신에 심각한 부담을 준다. 핵전쟁의 여파를 그린 영화 '그날 이후(The Day After, 1983)'에서 한 젊은 부부는 지하 방공호에서 통조림으로 연명하며, 생존을 위해 노력한다. 한참을 갇혀 지내던 여자는 더 이상 참을 수 없어, 남자 친구의 만류를 무시하고, 밖으로 나와 눈에 보이지 않는 방사능 위험을 무시한 채, 정원을 가로질러 뛰어간다. 그는 그녀를 쫓아간다. 그리고 둘 다 방사능 피폭으로 사망한다. 화성 우주비행사들이 어둡고 차가운 화성의 용암굴에서 몇 달, 몇 년을 보낸다면, 동일하게 탈출 충동이 생겨나지 않을까?

NASA와 일론 머스크(Elon Musk) 같은 사람들은 젊은이들과 비현실적인 어른들에게 화성 최초의 우주비행사가 되어보라고 부추긴다. 소설, 영화, 책들은 화성 이주가 시간 문제라고 선전하고 있다. 하지만 NASA의 과학적 발견들은 우주선이 방문한 다른 모든 곳들과 비교했을 때, 지구가 얼마나 좋은 곳인지를 보여준다. 다음에 밤하늘 높이 떠 있는 화성을 바라볼 때, 우리의 특별한 행성 지구(Privileged Planet)에 대해 생각해 보라.

Recommended Resources:

⦁Spacecraft Earth: A Guide for Passengers by Richter and Coppedge. A calculation in chapter 1 gives reason to believe that Earth may be unique in the universe as a habitat for complex life.

⦁Privileged Species (website) includes a short film illustrating some of the “cosmic coincidences” that made our planet ideal for life. The Books section includes five books by Michael Denton (see first five in the list) that delve into this subject in greater detail.

*관련기사 1 : '화성 갈거야'…머스크 "2년내 무인우주선 5대 발사 예정" (2024. 9. 23. 연합뉴스)

: 해리스 겨냥 "민주당 관료주의가 화성 계획 파괴할 것". 트럼프 "내 임기 내에 화성에 도착 원해, 머스크와 상의하겠다"

https://www.yna.co.kr/view/AKR20240923076600009

머스크 "2년 내 화성에 무인우주선 5대 쏜다…4년내 유인 임무“ (2024. 9. 23. 머니투데이)

https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2024092317142579892

머스크 "2년 내 화성에 무인 우주선 최초 발사할 것" (2024. 9. 9. 동아사이언스)

https://m.dongascience.com/news.php?idx=67380

머스크 “스페이스X, 2년 내 화성에 무인우주선 최초로 발사” (2024. 9. 8. 서울신문)

https://www.seoul.co.kr/news/international/2024/09/08/20240908500048

"화성을 인류 식민지로 만들겠다" 일론 머스크의 꿈, 망상일까(2024. 3. 16. 뉴시스)

: 머스크, 2016년 '화성 식민지화' 계획 발표…2050년 '화성 도시' 건설 목표. 식민지 계획 8년 만에 '스타십' 걸음마…우주공간 지구궤도 비행 첫 성공

https://www.newsis.com/view/NISX20240315_0002662702