Owl's Review_ 진짜로 화성에 도시를 세우고 인류가 정착할 수 있을까? 화성 테라포밍!

 

 

마션의 주인공 마크 와트니는

화성에서 물도 만들고 산소도 만들고 감자도 캐면서

549화성일, 지구 시간으로 564일을 생존했습니다.

 

그런데 영화 마션처럼 화성에 사람이 사는 게 정말로 가능한 일일까?

화성 전체를 인류가 살 수 있는 공간으로 만들 수 있을까?

 

지구가 아닌 다른 행성을 개척해서

인간이 살 수 있도록 만드는 작업을 [테라포밍]이라고 합니다.

 

마크 와트니가 화성에 살면서 감자를 키웠다는 사실은

테라포밍의 일부를 성공시켰다고 볼 수 있죠.

 

과학자들은 테라포밍이 가능한 행성을 계속해서 찾고 있는데요.

지구와 가까운 금성의 경우는

기온이 500도나 되는 등

테라포밍의 난이도가 너무 높고

물의 존재가 확인된 토성의 위성, 타이탄

목성의 위성 유로파의 경우에는

거리가 너무 멀어서 쉽지가 않습니다.

 

하지만 화성의 경우에는

우리가 사는 지구하고 닮은 점도 많고

다른 행성에 비해서 상대적으로 테라포밍 성공 가능성이 높습니다.

 

지구처럼 표면이 암석으로 이루어져 있고

자전주기도 지구하고 비슷한 24시간 37분

지구에 비해서 37분이 더 기니까

그만큼 늦잠을 잘 수 있겠죠.

 

화성의 자전축은 기울어져 있어서 사계절이 존재하고

생명의 필수 요소라는 물의 흔적도 지속적으로 발견되고 있습니다.

태양에서 멀지도 가깝지도 않은 적당한 거리에

지구에서도 정말 가까운 편인데요.

거리가 5,600만km에, 한 번 왕복하는 데 520일이 걸린다고 합니다.

이 정도 시간이면은 외장하드에다가

넷플릭스랑 영화 파일 꽉꽉 채워서 가야 안심심하겠죠?

 

 

--1, 기압

그런데 화성을 거주지로 삼기에는 몇 가지 문제점들이 있습니다.

화성의 지름은 지구의 절반 정도에

질량은 지구의 10%밖에 안 됩니다.

질량이 작은 만큼 화성의 중력도 약한데요.

 

화성의 중력은 지구 중력의 약 38%

그러니까 몸무게가 70kg 정도인 성인 남성이 화성에 간다면

26.6kg 정도로 측정되겠죠.

 

화성은 중력이 약한 만큼 대기를 잡는 힘도 약합니다.

그래서 기압이 정말 낮은데요.

지구의 약 1% 수준.

화성으로 맨몸으로 들어가게 된다면 숨을 전혀 쉴 수가 없겠죠.

게다가 기압이 낮을수록 물의 끓는 점이 낮아지는데

지구의 1%밖에 안 되는 기압에서는 끓는 점이

사람의 체온 정도밖에 안 됩니다.

 

사람 몸의 70%가 물이라는 걸 생각해 보면

화성에 맨몸으로 들어갔다가는

몸이 펄펄 끓으면서 죽게 되겠죠.

 

 

--2, 대기

화성의 대기 구성은 지구하고 비교하면 천지 차이입니다.

화성의 대기는 이산화탄소가 96%

그리고 소량의 질소, 아르곤이 있고, 산소는 정말 조금밖에 없어요.

지구에서는 이산화탄소가 공기 중에 8%만 돼도 호흡이 불가능해지고

10%가 되면은 의식불명에 이어, 사망에 이르게 되고요.

20%가 되면 몇 초도 못 버티고, 심장이 멈춰버립니다.

 

 

--3, 물

과거 화성에 물이 있었고, 따뜻하고 습기도 충분했고,

생태계도 있었을 것으로 추정됩니다.

하지만 지금의 화성은 건조한 사막 같은 모습에, 물도 부족합니다.

 

물은 생태계를 구성하는데 없어서는 안 되는 필수적인 요소인데요.

물이 부족하다면 생태계가 형성될 수도, 유지될 수도 없습니다.

화성 지표면에 물이 있다고 해도

대기압이 낮기 때문에 대기에 노출되자마자 증발해 버립니다.

 

그래도 화성의 물에 대한 긍정적인 연구도 있습니다.

화성의 극지방에는 얼음이 풍부하고

화성의 땅속에는 지하수 형태로 물이 있다고 합니다.

하지만 이 물의 양이 테라포밍을 하기에 충분한 양인지

인류가 정착해서 사용하기에 충분한 양인지에 대해서는

부정적인 입장이라고 하네요.

 

 

--4, 온도

붉은 행성 화성

보기에는 더울 것 같은데 사실은 겁나게 춥습니다.

화성의 평균 기온은 영하 60도

최저 기온은 무려 영하 140도에 육박합니다.

남극의 평균 기온이 영하 55도라고 하는데

그것보다 낮은 온도죠.

 

화성의 기온이 이렇게 낮은 이유는

화성의 대기 밀도가 낮기 때문.

화성의 낮이 오면 영상 6도까지 올라가기도 하지만

대기가 부족하기 때문에

햇빛이 뿜어냈던 열을 잡지 못하고

밤이 되면 기온이 급격하게 떨어집니다.

 

이렇게 낮은 온도에선

농작물도 키울 수 없고 인류가 살기도 힘들겠죠.

 

 

--5, 자기장

 

지구의 자기장은

태양풍을 막아내는 방어막 역할을 하고

대기와 물이 우주로 날아가지 않도록 막습니다.

이렇게 자기장은 생태계 형성에 필수적인 요소인데요.

만약에 지구에 자기장이 없었다면

생명체는 절대 탄생할 수 없었을 겁니다.

 

이렇게 중요한 자기장, 화성에는 없습니다.

화성은 대기와 물을 붙잡지 못하는 바람에

우주로 날려 보내게 되고,

인간이 화성에 있다면

태양풍과 우주 방사능을 직빵으로 맞아야 되죠.

 

이렇게 화성은 기압이 낮고, 대기 구성도 지구하고는 다르고

물은 부족하고, 온도는 춥고, 자기장도 없습니다.

생명체가 존재할 수가 없는 행성인 거죠.

 

하지만 과학자들은 화성의 모든 환경을 지구처럼 바꾸고

인간을 비롯한 생명체가 정착해서 살 수 있는 테라포밍을 연구 중입니다.

 

그런데 도대체 어떻게 행성을 개조한다는 걸까?

화성을 지구하고 같은 환경으로 만드는 게 가능이나 한 걸까?

 

나사는 3조 9천억 달러를 투자해서

480년 동안 5단계를 거쳐

화성을 지구화시킨다는 계획입니다.

 

 

--테라포밍- 대기조성

그 첫 번째 단계는 대기 조성

화성은 기압도 낮고, 대기량도 부족하고, 대기 구성도 똥망입니다.

이런 화성의 대기를 바꿔서

지구의 생물들이 살 수 있도록 바꾼다는데요.

대기를 조성하는 데는 세 가지 방법이 거론됩니다.

 

-첫 번째 방법은

암모니아, 탄화수소, 수소, 불소 등으로 이루어진 화합물을 화성에 투입시켜서

온실효과를 일으키는 겁니다.

이렇게만 된다면 태양열이 화성에 들어왔다가 나가지 못하고 순환되겠죠.

그렇게 기압을 높이고 대기를 지구처럼 바꾸면

공기가 생기고, 태양 복사열이 가둬져서, 기온이 올라갑니다.

 

-두 번째 방법은

실리카 에어로젤이라는 물질을 화성 표면에 뿌려서

화성 일부에만 온실효과를 일으키는 겁니다.

에어로젤은 99%가 공기로 이뤄진 스티로폼 같은 고체인데요.

극도로 가볍고 단열 효과가 뛰어납니다.

반투명이라서 가시광선은 통과시키고 유해한 자외선은 차단시키죠.

 

연구에 따르면 특별한 물리학이나 기술이 필요 없고

얇은 층의 에어로졸만 있으면 된다고 하는데요.

영하 90도까지 떨어지는 화성 중위도 지역의 평균 온도를

지구 수준으로 끌어올릴 수 있다는 실험 결과도 있습니다.

 

-세 번째 방법은

화성에 인공 자기장을 설치하는 겁니다.

화성과 태양 사이에 인공 자기 발생장치를 가져다 놓으면

인공 자기장이 화성을 태양풍으로부터 막아주고

대기도 두꺼워집니다.

 

나사는 인공자기장을 설치하면

화성의 기온은 약 4도까지 오르고, 이산화탄소도 많아질 것이라고 설명했습니다.

나사는 이미 우주선에서 작은 모형으로 자기파 연구를 해왔고

같은 기술을 더 큰 규모로 확장하면 된다고 보고 있습니다.

 

나사의 시뮬레이션에 따르면

인공 자기장을 설치해서 화성의 대기를 조성하면

계산상으로는 90년이 걸리고, 비용은 600조가 든다고 합니다.

 

 

--테라포밍- 물 공급

화성에서 생명체가 살려면 물은 필수적입니다.

물이 공급돼야 화성에서 농사도 지을 수 있는데요.

만약에 화성에서 농사를 짓지 못한다면

식량자원을 지구에서 끊임없이 공급받아야 하니까

화성 개척은 절대로 진행할 수 없습니다.

 

화성에 물을 공급하는 방법으로는 여러 가지가 있는데요.

화성의 지하나 극지에 있는 얼음을 녹여서 물을 확보하거나

주변 소행성에서 물이나 얼음을 채취하거나

마지막으로 화성의 기온을 높인 다음

인공강우를 이용하는 방법이 있습니다.

 

계산상으로는 충분한 물이 공급되려면

약 120년이 걸리고 840조가 든다고 합니다.

 

 

--테라포밍- 기온

테라포밍 3단계는 화성 기온 높이기입니다.

기온을 높이는 방법으로 5가지가 언급되고 있는데요.

 

-첫 번째는 온실효과를 이용하는 것.

이거는 앞서 언급했던 대기 조성단계하고 똑같다고 보면 됩니다.

 

-두 번째는 화석연료를 태워서 온실효과를 일으킨 다음 기온을 높이는 방법.

하지만 화성에는 화석연료가 없기 때문에

화석연료를 지구에서 가져와야 되는데

운송비가 천문학적으로 많이 든다는 문제가 있습니다.

 

-세 번째는 조금 과격합니다.

소행성이나 운석을 화성에 유도해서 충돌시키는 방법입니다.

소행성을 화성 극지방에 떨어뜨리면

드라아이스를 순식간에 녹일 수 있고

얼음 속에 갇힌 이산화탄소를 순식간에 방출할 수 있다는 계산이죠.

 

이렇게 하면 빠른 시간 안에 화성 대기는 두꺼워지고

온난화 현상이 일어나는데요.

너무 과격한 방법이라서 미래 예측이 불가능하고

시뮬레이션하고 다른 결과가 나올 가능성도 크고

한 번 실행하면 통제가 불가능하다는 단점이 있습니다.

 

소행성만큼 과격한 방법이 또 있습니다.

바로 핵 떨구기

이게 무슨 황당한 소리인가 싶겠지만은

스페이스 x의 창업자이자 테슬라 모터스의 대표, 일론머스크가 제시한 방법입니다.

 

일론머스크는 히로시마 원폭 5만 배 위력의 핵무기를

화성 극지방에 떨어뜨리자고 주장했습니다.

지금까지 제시된 방법으로는 시간이 너무 오래 걸리니

이 방법으로 빠르게 기온 상승 단계를 진행시킨다는 거죠.

 

소행성을 유도해서 박아내는 것처럼

화성 극지방의 핵폭탄을 쏴서

얼음 속에 이산화탄소를 방출시키면

화성 대기가 두꺼워질 거라는 계산이죠.

 

-조금 특이한 방법도 있습니다.

바로 초대형 거울을 우주에 설치하는 것.

빛을 반사할 수 있는 표면 1.5km 길이의 거울을 우주에 설치,

태양빛을 반사시켜서 화성 한 지점의 온도를 급상승시킨다는 계획이죠.

 

추가적으로 친환경적인 초대형 거울이 화성 대기권에 머물면

아주 거대한 우주 정거장 역할도 맡게 된다고 합니다.

하지만 감마선 등의 해로운 광선을 거울이 반사시킬 위험이 있고

시간은 150년이나 걸리고

비용은 천조 원이나 든다고 하네요.

 

대기를 조성하고, 물을 공급하고, 온도를 올리는 세 가지 단계는

동시다발적으로 진행하고

3단계까지 거친다면

화성은 초창기 지구하고 비슷한 환경이 됩니다.

 

그리고 원래라면은 40억 년에 걸쳐서 일어날 일을

인류의 기술로 360년 안에 끝마칠 수 있다고 합니다.

 

 

--테라포밍 4단계는 식물 심기.

이제 화성은 식물을 심을 수 있는 환경이 됐습니다.

4단계에서 본격적으로 화성의 생태계를 조성하는데요.

미생물들, 유전 조작된 식물들을 화성에서 키웁니다.

이끼 식물은 지구 극지방에서도 살 정도로 생존력이 뛰어난데요.

 

유전공학으로 강화된 이끼식물들을 화성에 심으면

이끼들이 햇볕을 머금고

화성의 온도는 지구 수준까지 올라갈 겁니다.

추가적으로 이끼는 산소를 뿜어내는데요.

이 산소가 쌓이고 쌓이면 인간이 호흡 가능한 수준까지 대기가 조성되고

기압 역시도 지구만큼 올라갈 겁니다.

 

4단계는 그나마 적은 시간 적은 비용이 드는데요.

계획대로라면 50년 동안, 360조 원이 투자된다고 합니다.

 

 

--테라포밍- 식민지 건설

자 이제 마지막 단계만 남았습니다.

완성된 생태계를 토대로 도시를 건설하는 거죠.

 

총 4단계의 테라포밍을 거치면

마지막 5단계는 정말 쉬울 것으로 과학자들은 예상하고 있습니다.

 

 

그런데 우주선 뚜껑 없이 화성을 탈출하는 게 가능한 걸까?

우주 한가운데서 손에 구멍을 뚫어서 추진력을 얻는 게 가능한 걸까?

마크와트니가 화성을 탈출하는 게 진짜로 가능한 걸까?

 

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