화성서 번개 첫 감지..."먼지폭풍이 전기 방전 일으켜"

NASA 퍼서비어런스 로버, 음향 분석으로 번개 증거 포착...향후 유인 탐사 안전 대책 마련 필요

[한국정보기술신문] NASA의 화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 화성에서 번개를 처음으로 감지하는 데 성공했다. 프랑스 천체물리학 및 행성학 연구소의 바티스트 시드 박사가 이끄는 국제 연구팀은 로버가 포착한 소리와 전기 신호를 분석해 화성의 먼지 폭풍이 전기 방전을 일으킨다는 증거를 찾아냈다고 12월 1일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처에 게재됐다.

연구팀은 2021년 2월 화성에 착륙한 퍼서비어런스 로버에 탑재된 슈퍼캠 마이크로폰이 수집한 28시간 분량의 녹음 자료를 분석했다. 화성의 소리를 면밀히 분석한 결과, 번개의 특징적인 간섭 현상과 음향 신호를 확인할 수 있었다. 연구팀은 화성의 2년에 해당하는 기간 동안 총 55건의 번개 사건을 감지했으며, 이는 지구 시간으로 약 4년에 걸친 관측 결과다.

강풍과 먼지 폭풍이 번개 유발

분석 결과 번개가 감지된 대부분의 시점에서 화성의 강한 바람, 먼지 회오리, 먼지 폭풍이 함께 관측됐다. 이는 바람이 화성에서 번개를 일으키는 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 지구와 달리 화성의 대기는 토네이도를 지탱하기에는 너무 희박하다. 대신 화성 표면 근처의 뜨거운 공기가 상승해 차갑고 밀도 높은 공기와 만나면서 회전하기 시작한다. 더 많은 공기가 기둥에 합류하면서 속도가 빨라지고 먼지를 끌어올려 소용돌이치는 먼지 회오리를 만들어낸다.

지구에서는 일반적으로 번개가 뇌우와 함께 발생한다. 하지만 지구의 먼지 회오리도 유사한 마찰을 일으켜 전하를 생성하는데, 뇌우 구름 내부의 물과 얼음이 아닌 먼지 입자들이 서로 마찰하면서 전하가 축적된다. 이렇게 쌓인 전하가 번개 형태로 방출되는 것이다.

오랜 이론, 직접 증거로 입증

천문학자들은 오랫동안 화성에 번개가 존재할 것으로 이론화해왔지만 직접적인 증거를 찾는 데는 실패해왔다. 2009년 연구에서 화성의 먼지 폭풍 중 전기 방전의 징후를 발견하며 건조 번개의 증거를 제시했지만, 후속 연구들은 이른바 건조 번개의 전파 증거를 감지하는 데 실패했다.

이번 연구는 전기 방전이 만들어내는 음향을 기반으로 화성에서 번개를 직접 감지한 전례 없는 성과다. 1970년대 NASA의 바이킹 탐사선이 화성에서 먼지 회오리를 처음 발견한 이후, 큐리오시티와 퍼서비어런스 로버가 이 현상을 포착해왔다.

미래 탐사 임무에 경고

연구팀은 정전기 방전이 화성을 탐사하는 로버는 물론 향후 유인 탐사 임무에도 위협이 될 수 있다고 경고했다. 연구진은 논문에서 "이러한 방전에 대한 더 나은 이해는 미래의 탐사자들이 로봇이든 우주비행사든 그 영향으로부터 보호하는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다.

이번 발견은 화성 대기에 대한 이해를 한층 깊게 하는 동시에, 인류의 화성 진출을 위한 안전 대책 마련에도 중요한 시사점을 제공할 것으로 기대된다.

한국정보기술신문 학제간융합분과 김태환 기자 news@kitpa.org