Owl's Review_ 화성에서 감자를 키우는 게 정말로 가능할까? 마션의 과학!

 

 

제이슨 본의 도킹 실패로

우주선은 터져 버렸고

폭발의 여파로 제이슨본은 그대로 화성까지 날아갔습니다.

 

이때 제이슨 본은

생명체가 자랄 수 없는 촉박한 화성에서

어떻게든 살아남아야 않는데요

그는 물을 만들고, 온실을 만들고

화성의 토양과 똥으로 감자를 키워냈습니다.

그렇게 제이슨본은 1년 이상을 화성에서 생존할 수 있었죠

과연 이게 어떻게 가능한 일일까?

 

1_산소

감자를 키워 내리면 여러가지 조건이 필요하죠

땅도 필요하고요

적절한 상태의 대기도 필요하고, 물도 필요합니다.

와트니에게 가장 시급했던 일은

충분한 양의 상소를 확보하는 것이었습니다.

산소가 있어야 국도 가능하고 물도 만들 수 있거든요.

 

그런데 화성에서 산소를 찾는 일은

와트니에게 생각보다 어려운 일은 아니었습니다.

 

화성의 대기는 95%가 CO₂

즉 이산화탄소.

화성기지에는 이산화탄소에서 산소를 분리하는 산소발생기가 있는데

이것만 거치면 손쉽게 산소를 얻을 수 있죠.

 

하지만 한 가지 문제는

화성의 공기가 너무 엷다는 것.

화성의 기압은

지구 기압의 1% 수준에 불과하기 때문에

이산화탄소를 모은 건 쉬운 일이 아닙니다.

밖에서 공기를 들여오는 일도 거의 불가능하죠.

 

그런데 마침 타이밍 좋게도

이산화탄소를 고압용기에 저장해 놓은 게 있었고

마크 와트니는 이걸 막사에 연결해서

이산화탄소를 시간당 0.5리터씩, 10화성일 동안 125리터를 만들었습니다.

이 이산화탄소를 산소발생기에 넣으면

산소 125리터를 발생시킬 수 있는 거죠.

 

이것처럼 마크 와트니는

산소 공급 문제를 생각보다 쉽게 풀어 버렸습니다.

 

재미있는 사실은

실제 우주정거장에서 산소를 공급하는 방법도

크게 다르지 않다는 점입니다.

 

현재 국제 우주정거장은

물을 전기로 이용해서 산수와 수소로 분해하고

이산화탄소를 이용해서 다시 물을 만드는 순환 과정을 반복합니다.

이렇게 자원들을 우주비행사들에게 끊임없이 순환하면서 공급하게 되죠.

 

 

2_ 물

산소를 확보한 와트니는 이제 물을 만들기 시작합니다.

마크 와트니가 물을 만드는 데 사용하는 방식은

로켓의 연료 하이드라진과 이리듐 촉매를 이용하는 방법

 

많은 분들이 이미 알고 계시듯이

물의 화학식은 H₂O

수소 원자 2개, 산소 원자 1개가 결합되어 있는 꼴이죠.

 

하이드라진의 화학식은 N2H4개의 질소가 서로 마주보고

각 질소가 2개 수소를 갖고 있는 원소 구조를 갖고 있습니다.

마크 와트니는 이리듐 촉매 위에 하이드라진을 배출했고

그렇게 하이드라진의 질소와 수소의 결합을 끊고

4개의 수소 원자를 발생시켰습니다.

이제 4개의 수소원자가 생겼고

산소발생기로 만든 산소와 결합시켜서 물을 만든 겁니다.

 

영화에서 마크 와트니는 이 공식대로 물을 만들었는데요

말만 들으면 되게 쉬운 작업 같지만

실제로는 상당한 어려움이 따르는 작업입니다.

촉매로 사용했던 이 리듐은

애초에 1200 또 이상의 고온에서 가공이 가능한 물질이라서

영화처럼 조그만한 불로 만들어내는 거는 어림도 없구요

추가적으로 영화처럼 감자를 재배하기 위해서는

300에서 600g 정도의 수분이 필요한데

마크가 사용한 방법을 따르면

감자를 키우기 위한 충분한 양의 물을 어깨는 힘듭니다.

 

그리고 무엇보다도 이 방법은 정말 위험합니다.

폭발로 인해서 화재가 발생할 수도 있고

독성이 강한 하이드라진에 중독되서 사망할 수도 있죠

 

실제 국제우주정거장에서는

보다 안전한 방법으로 물을 만듭니다.

지구에서 가져온 물을 정화해서 사용하거나

산소와 수소를 연료 전지로 결합

물을 만들어서 사용한다고 하네요

 

 

3_토양

이렇게 와트니는 물도 만들고 산소도 만들었습니다.

이제 마지막으로 필요한 건, 적절한 토양

하지만 유감스럽게도 화성의 토양은

작물을 키우기에는 적절한 상태가 아닙니다.

 

화성의 토양은 지구의 토양과는 달리

영양분이 전혀 없는데다가

지구의 토양보다 물이 더 빨리 흡수되고, 더 빨리 빠져나가기 때문에

상당히 건조한 상태

한마디로 극 건성피부 같은 상황인 거죠.

마크 와트니는 이런 불리한 조건을 해결하기 위해

화성의 토양에다가 똥을 비료로 사용했습니다.

똥을 비료로 사용하게 되면

토양의 성질을 바꾸는 것도 가능해지고

동시에 물이 빠져나가는 속도를 줄여 줄 수도 있습니다.

 

이 잘 포장된 똥은

완전 건조된 상태라서 박테리아가 없지만

물과 함께 활성 박테리아를 더하면

순식간에 박테리아가 증식합니다.

 

쉽게 말하자면

팀원들의 건조 똥과 자신의 똥을 합친 다음

물을 첨가해서 휘휘 저어주면

아주 달콤하고 맛있는 영양가 많은 초코쉐이크가 된다, 이겁니다.

 

그런데 화성 토양으로 진짜로 농작물을 키울 수 있을까?

실제로 증명된 건 없으니

이론상으로만 가능한 거 아닐까?

절대 아닙니다.

 

2019년 네덜란드의 와게닝겐 대학의 연구진은

가상의 화성 토양에다 퇴비를 이용해서

루콜라, 토마토, 무, 호밀, 완두콩, 릭 등

여러 작물들을 재배하는데 성공했습니다.

 

NASA 역시도 인공토양을 만들어서

토마토나 밀 등의 식물 재배에 성공한 바 있습니다.

 

이 실험에 따르면 화성 토양에 작물을 키우는 것이

실현이 가능하다는 얘기죠.

게다가 화성에는

작물을 키우기에 불리한 점만 있는 것도 아닙니다.

화성 대기의 는 식물 성장에 필수 요소인 질소가 풍부하다는 것도 밝혀졌습니다.

 

2015년 미 애리조나 대 연구진들은

질소가 많은 덕분에 화성과 비슷한 환경에서

고구마 그리고 딸기를 키워낼 수 있다고 발표했고

2014년 ‘화성 사막 연구 센터’는

화성과 유사한 환경에서 50일간 비료 없이도

토마토, 갓류식물, 밀, 겨자잎 등을 키울 수 있다고 밝혔습니다.

 

하지만 아직 넘어야 할 산도 많습니다.

인체에 해로운 과산화염소산염이

화성 토양에 있다는 점도 조심해야 되고요

 

평균 온도가 영하 80도에 달하는

낮은 기온 역시 신경써야 합니다.

특히 겨울의 추위는 식물은 물론 사람의 활동조차 불가능할 정도죠.

 

그리고 화성에는 자기장도 없어서

태양에서 그대로 내리쬐는 살인적인 방사능도 해결해야 되죠.

 

게다가 화성의 토양으로 감자를 제대로 키웠다고 하더라도

이게 과연 정말로 안전한가에 대한 논란도 여지가 있습니다.

화성의 흙은 산화철 성분을 다량으로 포함하기 때문에

잘못 먹었다가는 철분 중독으로 사망할 위험이 있습니다.

 

또 한 가지 마크 와트니처럼 인분을 거름으로 사용하면

병을 퍼뜨립니다.

인간의 배설물에는 병원체가 들어 있고

당연히 그 병원체는 인간에게 감염됩니다.

 

그런데 마크 와트니는 어째서 병에 걸리지 않았을까?

마크 와트니 똥에 들어있는 병원체는

이미 마크 와트니의 몸 안에 들어있기 때문에 안전한 거죠.

 

자, 이렇게 실제로 화성에서 감자 재배가 가능한지에 대해서 알아봤는데요

화성은 아직 영화처럼 유인탐사가 된 적이 없기 때문에

진짜로 감자를 키울 수 있는지는

현재로서는 알 수 없습니다.

 

하지만 지금까지 여러 연구를 통해서

그 가능성이 열리고 있기 때문에

머지않아 유인 탐사 때

화성에서 진짜로 작물을 재배했다는 소식을 들을 수 있으면 좋겠습니다.

 

그런데 화성에서 진짜로 사람이 살 수 있을까?

마크 와트니처럼 화성에서 몇 년을 살고

그것보다 더 나아가서 화성에 인류가 정착할 수 있을까?

다음 마션 콘텐츠는 화성 테라포밍입니다.