[우주를 보다] 화성 밤하늘에서는 ‘푸른 오로라’ 볼 수 있다

화성에서 보이는 오로라의 개념도 화성에서 보이는 오로라의 개념도

오로라는 태양에서 날아오는 고에너지 입자가 지구의 자기장에 이끌려 극지방에서 대기와 충돌하면서 발생한다. 따라서 지구처럼 대기와 자기장을 가진 행성에서는 오로라가 있을 것으로 기대할 수 있다. 과학자들은 이미 목성과 토성에서 지구의 오로라보다 훨씬 강력한 오로라를 관측한 바 있다.

하지만 반대로 화성 같은 작은 행성은 자기장도 거의 없고 대기도 희박해 사실상 오로라를 관측하기는 거의 불가능할 것으로 생각해왔다. 적어도 최근까지는 그랬다.


지난해 12월, 미 항공우주국(NASA)의 과학자들은 화성 대기 탐사를 목적으로 발사된 탐사선 '메이븐'(MAVEN·Mars Atmosphere and Volatile Evolution)의 데이터를 분석하다가 예기치 않은 현상을 발견했다. 바로 화성의 북반구에 발생한 오로라였다.

이 오로라는 태양에서 나온 강력한 고에너지 입지가 화성의 대기와 직접 충돌해서 발생한 것으로 지구의 오로라와는 달랐지만, 아무튼 화성에도 오로라가 생길 수 있음을 증명한 과학적 자료였다.

하지만 이 오로라는 주로 자외선 영역에서 발생했기 때문에 사실 맨눈으로 봤을 때는 아무것도 보이지 않을 가능성이 컸다. 즉 우리가 화성에 가서 지구의 오로라와 비슷한 것을 볼 가능성은 작아 보였다. 그런데 이를 뒤집을 수 있는 새로운 연구 결과가 등장했다.

화성의 대기에 풍부한 이산화탄소와 반응한 오로라를 실험실에서 재현한 것 화성의 대기에 풍부한 이산화탄소와 반응한 오로라를 실험실에서 재현한 것

최근 유럽우주국(ESA)과 NASA, 그리고 핀란드의 알토 대학, 행성 및 천체 물리학 연구소(IPAG·Institute of Planetology and Astrophysics of Grenoble)의 국제 연구팀은 화성의 대기를 관측한 또 다른 탐사선인 ESA의 마스 익스프레스(Mars Express)의 자료를 분석하던 중, 이 탐사선이 2005년 화성의 남반구 하늘에서 오로라를 관측했다는 사실을 밝혀냈다.

앞서 언급했듯 화성에는 지구 같은 강력한 자기장이 없다. 본래 35억 년 전에는 화성 역시 자기장이 있었던 것으로 보이나 화성 내부가 식으면서 자기장 역시 같이 소실됐다. 현재 화성에는 미약한 자기장이 국소적으로만 분포할 뿐이다.

하지만 이 자기장 역시 태양에서 날라온 입자들을 끌어당기는 역할을 할 수 있다. 따라서 태양에서 날아온 강력한 에너지 입자들이 여기에 끌려와 화성 대기와 충돌함으로써 오로라가 발생할 수 있다. 이번 발견에서 주목할 점은 이 오로라가 2014년에 관측된 것과는 달리 맨눈으로도 볼 수 있다는 것이다.

여기에 더 흥미로운 것은 화성 오로라의 색상이다. 오로라의 색상은 태양에서 날아오는 입자와 반응하는 기체의 성분에 따라서 차이가 난다. 지구의 경우 산소로 인해 녹색이나 혹은 붉은색으로 보이기도 하고 질소 때문에 푸른색에서 자주색으로 보이는 등 다양한 색상으로 보일 수 있지만, 화성 대기는 대부분이 이산화탄소로 구성 성분이 단순하다.

이를 연구한 과학자들에 의하면 화성 오로라는 눈으로 봤을 때 주로 파란색으로 보인다고 한다. 즉 화성의 밤하늘엔 파란색 오로라(Blue Aurorae)가 빛나는 것이다. 다만 여기에 일부 녹색과 붉은 색상도 같이 있을 수 있다고 한다.

인류가 언제 화성에 발을 내딛게 될지는 아직 알 수 없지만, NASA는 2030년대를 목표로 연구를 진행 중이다. 만약 인류가 화성의 밤하늘을 보게 된다면 푸른 오로라를 보게 될지도 모른다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com