붉은 행성에서 들리는 소리의 비밀은? [여기는 화성]

화성에서 들리는 소리가 그 때 그 때 다르다는 사실이 밝혀졌다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 19일(현지시간) 프랑스와 미국 공동 연구팀이 화성에서 소리가 장소와 시간에 따라 어떻게 달라지는 지를 연구한 연구결과를 발표했다고 보도했다. 해당 연구결과는 지구물리학연구저널:행성(JGR: Planets)에 지난 달 소개됐다.

현재 화성을 탐사 중인 미국 항공우주국(NASA) 화성탐사선 퍼시비어런스에는 여러 개의 마이크가 장착되어 있는데, 이 마이크로 화성에서 발생하는 모든 소리를 포착하고 있다.

NASA 큐리오시티 탐사선이 촬영한 화성의 합성 파노라마 사진. 새로운 연구에 따르면 화성에서는 하루 중 시간대는 물론 연중 시간과 위치에 따라 소리가 다르게 움직이는 것으로 나타났다. (출처=NASA/JPL-칼텍)

연구진은 이 소리들을 연구해 화성에서 소리가 특이한 방식으로 작동한다는 사실을 밝혀냈다. 예를 들어, 240헤르츠(㎓) 미만의 소리(약 피아노의 중간 C)은 고음의 소리보다 초당 약 10m 느리게 이동한다.

이는 화성 대기의 95%를 구성하는 이산화탄소 분자가 저주파에서 소리 에너지의 일부를 흡수하기 때문이다. 이런 화성만의 독특한 소리의 특성을 눈치채지 못하면 향후 화성 임무, 특히 승무원이 탑승한 화성 유인 임무의 통신에 문제가 생길 수 있다.

먼저 연구진은 화성 기후 데이터베이스에서 화성의 여러 지점에서 대기압, 온도, 화학성분을 포함한 다양한 매개변수 값을 수집했다. 이런 매개변수의 변화는 음파를 늘리거나 줄일 수 있기 때문에 소리의 속성을 예측하는 데 필수적이다.

이후 연구진은 화성의 1년(지구의 약 687일)과 산봉우리와 계곡 등 화성의 다양한 지형, 다양한 시점에서 음속과 감쇠를 계산했다. 이런 접근방식은 화성의 소리가 공간과 시간에 따라 크게 달라지기 때문이다. 예를 들어, 화성 극지방에서는 계절에 따라 한낮 기온이 섭씨 60도까지 변동하고 이산화탄소 수준은 30%까지 달라진다.

조사 결과, 화성의 먼지는 소리 전파에 영향을 미치지 않는 것으로 분석됐다. 화성의 소리는 예를 들어 공항에 먼지 풍이 몰아쳐도 비행기 이륙소리를 듣는 데 방해가 되지 않는 지구와 비슷하다고 연구진은 설명했다. 또, 온도에 따른 음속의 변화(섭씨 1도당 약 0.5m/s)도 지구와 비슷한 수준이었다.

하지만 이산화탄소 수준에 따라 음속과 감쇠는 크게 달라지는 것으로 조사됐다. 또한 음속은 약 240Hz 대에서 갑자기 증가하고 그 변화의 정도는 온도가 높을 때 더 두드러지게 나타났다.

화성은 지구와 달리 매일 온도와 이산화탄소 농도가 크게 바뀐다. 이로 인해 소리는 초당 최대 30m까지 이동하고 추운 시간에 비해 더운 시간에는 3배 더 빨리 소멸됩니다. 온도와 이산화탄소 수준의 변화는 계절에 따라 음속과 감쇠의 변화를 일으키지만, 이 효과는 극지방에서 더 두드러지게 나타나는 것으로 알려졌다.

연구진들은 이번 연구를 통해 "화성 표면 어느 위치에서나 연중 언제라도 음속과 감쇠를 예측할 수 있다"라며, “이 모델은 화성에서 소리를 생성하는 물체가 실제로 어떤 소리를 내는지에 대한 과학자의 이해를 향상시킬 수 있다”고 밝혔다.