붉은 행성을 둘러 싼 녹색 띠는 무엇? [여기는 화성]

붉은 행성 화성이 밤 시간대에 녹색 대기 층에 둘러싸여 있는 현상이 관측됐다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 15일(이하 현지시간) 화성 궤도를 돌고 있는 유럽우주국(ESA)의 엑소마스 기체추적 궤도선(TGO)이 화성 대기가 밤 시간에 녹색으로 빛나고 있는 것을 관측했다고 보도했다.

화성에서 녹색의 대기광을 발견하는 엑소마스 TGO의 모습을 상상한 이미지 (사진=ESA)

벨기에 리에주 대학의 장-클로드 제라드가 이끄는 연구팀은 ESA 엑소마스 TGO 관측 가시광선 데이터를 분석해 화성의 밤 시간대 녹색 대기광(airglow)을 감지했다. 이번 연구는 9일 국제학술지 네이처 천문학에 실렸다.

대기광은 태양 에너지에 의한 대기 상층부의 발광 현상으로 지구에서 발생하는 오로라와도 유사하다.

ESA는 "특히 밤에 화성에서 발생하는 대기광은 두 개의 산소 원자가 결합해 산소 분자를 형성할 때 발생한다”고 설명했다. 화성에서는 고도 40~60km에서 이런 일이 발생하는데, 지구에서 발생하는 오로라는 태양의 하전입자가 지구 자기장과 충돌 할 때 발생하기 때문에 다소 차이가 있다.

과학자들은 오랫동안 화성에 대기광이 있을 것으로 예측했지만, 이를 처음 관측한 것은 10년 전 ESA 마스익스프레스 궤도선 적외선 카메라로 감지한 것이 처음이다. 이후, 2020년에 과학자들은 TGO를 사용하여 가시광선에서 이 현상을 관찰했는데, 밤이 아닌 화성의 낮 시간대에 관측됐다.

밤 시간대 화성에서 대기광이 생기는 현상을 설명한 애니메이션 (영상=ESA)

연구진은 밤 시간대에 나타나는 대기광인 ‘야간광’은 두 개의 산소 원자가 결합해 산소 분자를 만들며 발생하며, 낮 시간대에 태양빛이 이산화탄소 분자에 에너지를 공급해 산소원자를 분리하고, 산소 원자가 밤 시간대 낮은 고도로 이동하면서 녹색 빛을 방출한다고 설명했다.

행성학자 장 클로드 제라르는 성명을 통해 “이번 관측은 화성의 향후 여행에 예상치 못한 흥미로운 일"이라며, “야간광은 화성 대기의 추적자 역할을 한다”고 설명했다.

야간광 분석을 통해 화성 대기의 산소 밀도 뿐만 아니라 대기의 구성과 역학에 대한 정보를 얻을수 있으며, 태양빛과 태양풍에 의해 에너지가 어떻게 축적되는지를 밝힐 수도 있다. 또, 화성 대기의 특성을 이해하는 것은 화성 탐사의 핵심이기도 하며, 미래 화성 우주선 설계에도 중요한 자료를 제공할 예정이다.