화성은 어떤 행성인가?

화성은 어떤 행성인가?
2억 1000만 킬로미터 거리에서 태양을 공전하는 화성은 태양의 네 번째 행성입니다. 지름이 6,804km인 화성은 태양계에서 수성 다음으로 두 번째로 작은 행성입니다. 화성은 아마도 태양계에서 가장 많이 연구된 행성일 것입니다. 화성은 지구와 많이 유사 합니다. 화성의 축은 지구의 기울기와 거의 비슷한 25도로 기울어져 있습니다. 화성은 지구 크기의 절반이고 질량은 약 11%에 불과 합니다.

기후.
화성은 두꺼운 대기가 없어 태양열이 순환하기가 어렵습니다. 이로 인해 화성은 22도에서 영하 100도까지 극심한 온도차가 생깁니다. 급격한 온도 변화는 화성 기후에도 영향을 미칩니다. 극지방의 극한 온도는 일산화탄소를 드라이아이스로 표면에 응결 시킵니다. 겨울에 드라이아이스가 표면에 많이 응결되면 만년설이 커집니다. 여름에 기온이 높아지면 드라이아이스가 녹아 일산화탄소가 가스로 바뀌어 만년설이 줄어 듭니다.

이러한 온도 변동은 화성에 먼지 폭풍을 일으킵니다. 이 먼지 폭풍은 거대해서 한 번에 지구 전체를 덮을 수 있습니다. 먼지 폭풍으로 대기로 올라간 흙과 먼지는 화성의 하늘을 붉게 만듭니다.

지형.
지리적으로 화성은 고지대와 저지대로 나뉩니다. 고지대는 남반구에 걸쳐 있으며 전체 표면의 약 2/3 입니다. 저지대는 북방구에 있으며 표면의 1/3 입니다. 고지대는 충돌 분화구가 많고 저지대는 표면이 매끈 합니다. 저지대에는 태양계에서 가장 큰 협곡인 Valles Marineris와 화성의 모든 화산이 있습니다. Valles Marineris는 길이 4,000km, 깊이 7km에 이릅니다. Valles Marineris가 지구에 있다면 미국 전체를 덮을 것입니다.

관측.
화성은 별도의 장비 없이 맨눈으로 볼 수 있어 고대부터 그 존재가 알려져 왔습니다. 화성에 최초의 관측 기록은 메소포타미아 고대 문명에 있습니다. 5,000년 전에 수메르인들은 화성이 전쟁과 역병의 신, 네르갈이라고 믿었습니다. 그리스와 로마 문화에서도 수성은 전쟁의 신으로 여겼습니다. 화성. Mars는 로마 전쟁의 신에서 유래했습니다. 육안으로 볼 수 있는 붉은 색을 감안할 때 화성을 전쟁과 연관시키는 것은 놀라운 일이 아닐 것입니다.

1610년 갈릴레오 갈릴레이는 망원경 접안렌즈로 화성을 관찰한 최초의 사람이었습니다.

1600년대 천문학자 Christiaan Huygens는 최초로 화성 표면의 지도를 작성했습니다. 그러나 이 지도는 부정확했지만, 화성 표면애 특징을 인식한 최초의 지도 였습니다.

1877년 천문학자 Giovanni Schiaparelli는 8.7인치 망원경으로 상세한 화성 지도를 제작 했습니다. Schiaparelli는 화성 표면에서 운하를 보았다고 했습니다만, 운하는 착시 현상이었습니다.

소련은 1960년에 화성 탐사를 시도했지만 실패했습니다.

1965년 나사의 마리너 4호, 1971년 마리너 9호는 화성 궤도에 진입 하었습니다.

화성 표면에 도달한 최초의 우주선은 소련이 발사한 Mars 2와 Mars 3 착륙선이었습니다. 1971년 두 우주선 모두 성공적으로 화성에 도달 했습니다. Mars 2호는 하강 중에 부서졌고, Mars 3호는 표면에 착륙했지만 20초 동안만 생존 했습니다.

성공적인 최초의 화성 착륙은 1975년 NASA의 바이킹호 였습니다. 1975년 NASA는 바이킹 1호와 바이킹 2호를 발사했으며, 둘 다 1976년 화성 표면에 성공적으로 착륙했습니다. 두 착륙선은 최초로 화성 표면의 컬러 사진을 전송 했습니다.

1997년 NASA의 패스파인더는 성공적으로 표면에 착륙했고, 최초의 화성 탐사 로버를 배치했습니다. 같은 해에 NASA의 Mars Global Surveyor 는 화성 궤도에 진입하여 화성 표면의 가장 상세한 이미지와 전체 행성의 지도를 제공 했습니다.

현재 화성에는 세대의 탐사 로버가 있습니다. Curiosity와 Perseverance는 NASA에서 운영하고, Zhurong 탐사선 로버는 중국에서 운영하고 있습니다. 세대의 로버 외에도 현재 여덟 대의 우주선이 화성 궤도를 돌고 있습니다.

오늘날 화성은 건조하고 척박하지만 항상 그랬던 것은 아닙니다. 약 30억년 전 화성은 거의 지구와 같았습니다. 대기에는 많은 양의 산소가  있었고 액체 상태의 물, 개울, 강, 호수, 바다가 가로질러 흘렀습니다.

화성 탐사선은 암석과 물의 직접적인 증거를 발견 했습니다. 화성 표면은 감람석, 사장석, 휘석으로 구성된 현무암이 많습니다. 이 암석은 물과 접촉하면, 물리, 화학적으로 변화가 됩니다. 화성의 현무암이 물과 접촉하면 석고, 황산염, 탄산염, 점토와 같은 광물이 만들어 집니다. 과학자들은 화성에서 이 광물들을 발견했습니다. 이 광물들은 물이 있을 때만 형성될 수 있다는 점을 감안하면 화성에 물이 있었음을 알 수 있습니다. 화학적 증거 외에도 궤도를 도는 인공 위성과 로버는 흐르는 물에 물리적 흔적인  호수 바닥, 강 수로, 바다 유역, 삼각주까지  발견 했습니다.

역사.
화성의 역사는 프리 Noachian, Noachian, Hesperian, Amazonian네 가지 시대로 나뉩니다. 프리Noachian 시기는 45억년에서 41억년 사이 입니다. 이 기간에 대해 알려진 것은 거의 없습니다.

41억년에서 37억년 사이에 화성은 Noachian 시기 입니다. 액체 상태의 물이 존재했을 뿐만 아니라 대기는 밀도가 높고 따뜻했습니다. 게다가 유기물도 풍부했습니다. 화성에서 생명체가 있었다면 아마도 이 시기였을 것입니다. 이후 7억년 동안 화성은 생명체가 살기에 좋은 행성이었습니다.

그러나 다음 37억년 전에 시작하여 30억년 전에 끝난 Hesperian 시대에 들어서자 상황이 바뀌었습니다. 이 시대에는 화산 폭발과 대규모 홍수가 흔했습니다.

이 시기에 태양계에서 가장 큰 화산이 형성 되었습니다. Olympus Mons 높이는 2.5km로 에베레스트산 보다 거의 3배나 높습니다.

화성은 더 이상 예전의 푸른 구슬이 아니었습니다. 자기장아 약해져, 태양풍에 대한 보호 장치가 없어졌습니다. 태양 복사는 한때 밀도가 높았던 화성의 대기를 벗겨 냈습니다. 온도가 급락하기 시작했고 물이 얼거나, 태양 복사에 의해 분해되었습니다. 화성의 자기장은 내부 열 손실로 약해졌는데, 이는 작은 행성일수록 열 손실이 더 빨라집니다.













대기와 물을 잃으면서 화성은 오아시스에서 폐허로 변했습니다. 한때 물로 뒤덮인 세상은 건조하고 불모지가 되었습니다. 강과 바다는 마르거나 얼었고, 산소는 우주로 증발했습니다.

이 시기에 생명체가 화성의 변형에서 살아 남았을까요? 생명체가 존재할 수 있는 곳은 단 한 곳, 깊은 지하 입니다. 화성은 물을 모두 잃지 않았습니다. 물이 두꺼운 암석층에 깊은 지하에 액체 형태로 있다는 증거가 있습니다. 물이 있을 수 있는 이유는 물에 용해된 염분 때문입니다. 물이 너무 짜서 지구상의 어떤 형태의 생명체는 그러한 조건에서 살아남을 수 없습니다. 지하에 생명체가 존재한다면 시간이 지남에 따라 환경에 어떻게든 적응해야 했을 것입니다. 화성이 변형되는 데 걸린 시간을 감안하면, 생명체가 이러한 변화하는 환경에 적응하는데 충분한 시간이 있었을 것입니다.

지질 활동.
화성의 표면은 매혹적인 곳입니다. 지표면은 하이랜드와 로우랜드 두 지역으로 나뉩니다. 고지대는 남반구에 저지대는 북반구에 있습니다. 두 지역은 지질 측면에서 매우 다릅니다. 북부 저지대는 광활한 평야와 화산이 특징인 반면, 남부 고지대는 충돌 분화구가 특징 입니다.

지구와 마찬가지로 화성에는 북극과 남극에 만년설이 있습니다. 화성의 극지방 만년설은 약 70%가 물 얼음입니다. 나머지 30%는 냉동 이산화탄소와 일산화탄소의 조합 입니다. 화성의 만년설도 계절에 따라 커지거나 줄어 듭니다. 여름에는 태양열이 얼어붙은 이산화탄소와 일산화탄소를 녹여 대기로 보냅니다. 겨울철에는 이 두 가스가 얼어 표면에 침전됩니다. 극지방의 만년설이 녹고, 얼어붙는 과정에서 표면에 먼지와 수증기를 운반하여 구름, 바람, 심지어 먼지 폭풍을 만듭니다.

Olympus Mons는 Tharsis에 위치한 화성에서 가장 큰 화산입니다. Olympus Mons는 너무 커서 프랑스와 거의 같습니다.

Valles Marineris는 4,000km 길아에 평균 깊이가 7km인 광대한 협곡 입니다. 지구상에서 가장 큰 협곡, 그랜드 캐년의 길이는 446km이고 평균 깊이는 2km 입니다. Valles Marineris가 그랜드 캐년 크기의 거의 9배 입니다. Valles Marineris는 솽대해서 지구에 배치하면 거의 미국 전체에 걸쳐 펼쳐질 것입니다.

Valles Marineris에서 멀지 않은 곳에 Tharsis 지역이 있는데, 이곳은 화성의 모든 대형 화산이 있는 곳입니다.