붉은 행성으로도 알려진 화성은 태양계에서 네 번째 행성입니다. 그것은 표면에 존재하는 산화철에 의해 불그스름한 모습 때문에 로마 신화의 전쟁의 신 마르스의 이름을 따 Mars라 지어졌습니다. 지구와의 평균 거리는 7,800만km이고 화성의 지름은 지구의 1/2 정도인 약 6,779km이며 자전 주기는 24시간 37분 22초로 지구보다 더 깁니다. 화성엔 두 개의 위성인 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)가 있습니다.
◆ 물리적 특성
화성의 표면적은 지구의 4분의 1밖에 되지 않고, 질량은 10분의 1밖에 되지 않습니다. 표면은 기본적으로 현무암으로 되어 있고 대부분은 산화철의 먼지로 덮여있으며, 화성의 표면에 일시적이나마 물이 존재했다는 결정적인 증거가 있는데, 화성 표면에서 발견된 암염이나 침철석과 같이 대체로 물이 존재할 때 생성되는 광물이 발견되었기 때문입니다.
화성은 높이가 약 22km이고 지름이 약 600km인 올림푸스 몬스라고 불리는 태양계에서 가장 큰 화산을 가지고 있습니다. 또한 태양계에서 가장 깊은 협곡지대인 발레스 매리너리스 계곡이 있는데, 이 협곡지내는 길이가 4,000km이상이고 깊이가 7km에 이릅니다.
화성의 북반구와 남반구 지형의 비대칭성은 매우 인상적인데 북쪽 부분은 용암층이 흘러내림으로 인해 평평하고, 남쪽은 고지대에 오래전의 충격으로 인해 구멍이 파이고 분화구가 생겨나 있습니다. 북극 극지방은 대부분 물 얼음으로 만들어진 반면, 남극 극지방은 물과 이산화탄소 얼음의 조합을 포함하고 있습니다.
◆ 대기와 기후
화성의 대기권은 매우 얇으며, 표면의 기압은 7.5밀리바밖에 되지 않고 대기의 95%는 이산화탄소로 덮여 있으며, 이 밖에 3%의 질소, 1.6%의 아르곤과 약간의 산소로 이루어져 있습니다. 이러한 화성의 대기는 단열 효과가 거의 없어 온도 변동이 심하여 표면 온도는 극지방의 섭씨 -195도에서 가장 따뜻한 여름 동안 적도 근처의 섭씨 20도까지 다양합니다. 또한 얇은 대기는 지구 전체를 뒤덮을 수 있는 거대한 먼지 폭풍의 원인이 됩니다. 이러한 폭풍은 몇 주 또는 몇 달 동안 지속될 수 있으며 우주선 운영과 가시성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.
◆ 자전과 공전
지구와 마찬가지로 화성은 태양 주위를 타원 궤도로 공전하면서 자전합니다.
자전 : 화성은 축을 중심으로 자전하며, 지구의 주기와 유사한 낮과 밤의 주기를 일으킵니다. 항성일로 알려진 화성의 자전 주기는 대략 24시간 37분 22초로 지구에서 하루보다 약간 더 깁니다. 이것은 화성의 하루가 지구의 하루보다 대략 40분 더 길다는 것을 의미합니다. 화성의 축은 약 25도 각도로 기울어져 있어서 계절에 따라 기후와 날씨 패턴이 달라집니다.
공전 : 화성은 태양으로부터의 평균 거리는 약 2억 2천 8백만km입니다. 화성이 태양 주위를 타원 궤도로 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 항성년으로 알려져 있으며, 화성은 약 687일, 즉 약 1.88년 동안 지속됩니다. 그리고 타원 궤도 때문에, 화성과 태양 사이의 거리는 상당히 달라질 수 있습니다. 태양에 가장 가까이 접근할 때, 화성은 약 2억 6백만km 떨어져 있는 반면, 가장 먼 지점 (원일점)에서는 약 2억 4천 9백만km 떨어져 있습니다. 화성의 자전과 공전의 조합은 화성의 계절을 만듭니다. 지구와 마찬가지로, 화성은 봄, 여름, 가을, 그리고 겨울을 경험하지만, 공전 각 속도가 느리기 때문에 계절의 길이는 지구에 비해 약 2배정도 됩니다.
◆ 탐사 및 임무
- 매리너 프로그램 : 1960년대, NASA는 화성 표면의 근접 이미지를 제공하면서 1965년에 화성의 첫 번째 성공적인 근접 통과를 수행한 매리너 4를 포함한 여러 우주선을 화성으로 발사했습니다.
- 바이킹 프로그램 : 1976년에 NASA의 두 대의 바이킹 1, 2호가 화성 궤도에 들어가 성공적으로 화성 표면에 착륙하여 생명체의 흔적을 찾기 위한 실험을 수행했고, 토양 구성을 분석했으며, 화성 표면의 이미지를 포착했습니다.
- 화성 탐사선 : NASA의 화성 탐사 임무는 화성 표면을 탐사하는 데 매우 성공적이었습니다. 화성 탐사 로봇 소저너(1997), 스피릿 앤 오퍼튜니티(둘 다 2003년 발사), 큐리오시티(2012)는 화성의 지질학, 기후, 그리고 과거 미생물의 잠재력에 대한 귀중한 자료를 제공했습니다.
- 화성 정찰 궤도선(MRO) : 2005년에 발사된 MRO는 화성의 표면, 대기, 그리고 지하를 연구하는 NASA의 우주선이며 고해상도 카메라, 분광계, 레이더 장비를 가지고 있어 그 화성의 상세한 관찰이 가능했습니다.
- 화성 과학 연구소(MSL) : 큐리오시티 탐사선을 실은 MSL은 2012년 화성에 착륙했습니다. 큐리오시티의 정교한 기구들은 화성의 기후, 지질학, 그리고 과거 환경의 거주 가능성을 조사했습니다.
- 엑소마스(ExoMars) : 유럽 우주국과 러시아 우주국(Roscosmos)의 공동 임무인 ExoMars 프로그램은 화성에서 과거 또는 현재 생명체의 흔적을 찾는 것을 목표로 합니다. 2016년에 발사된 첫 번째 임무는 추적 가스 궤도선과 스키아파렐리 착륙선을 포함했습니다. 로잘린드 프랭클린 탐사선과 함께 두 번째 임무는 2022년에 발사될 예정입니다.
- 미래의 임무와 탐험 : 아랍에미리트가 2020년에 발사한 에미레이트 화성 탐사기(Hope Probe)는 화성의 기후 역학을 이해하기 위해 화성의 대기를 연구합니다. 궤도선, 착륙선, 탐사 로봇을 포함하는 중국의 톈원 1호 임무는 화성의 지질학, 토양 특성을 탐구하고 물 얼음의 징후를 찾는 것을 목표로 합니다. 또한 NASA와 같은 단체들과 스페이스X와 같은 민간 기업들이 앞으로 수십 년 안에 인간의 탐험과 잠재적인 식민지 개척 노력을 구상하고 있는 가운데, 화성으로의 유인 탐사 계획이 있습니다.
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