화성 대기압은 지구의 100분의 1미만으로 화성 대기의 약 0.13%를 산소(oxygen)가 차지한다.

미 항공우주국(NASA)의 ‘호기심(Curiosity)’ 로버가 수집한 데이터를 다루는 과학자들은 이 달 ‘Journal of Geophysical Research : Planets’에 발표한 논문에서 2012년부터 로버가 탐사 지역에서 화성 계절에 따라 예기치 않게 산소 수준이 변했다고 보고했다.

이는 올해 초 로버가 지구상에서 생물에 의해 방출되는 메탄이 폭발적으로 증가한 후 갑자기 사라진 것을 보고한 데 뒤따른 연구다.

화성 1년 주기는 687일로 산소 변화를 연구하는 과학자들은 2017년 12월까지 거의 3년 동안 화성 대기 변화를 조사할 수 있었다. 미국 메릴랜드주 그린벨트의 나사 고다드(NASA Goddard) 우주 비행센터 과학자 멜리사 트레이너(Melissa G. Trainer) 박사에 따르면 화성 산소 수준은 봄에 상대적으로 높아진다.

이산화탄소는 화성의 공기의 주요 성분으로 과학자들은 수십 년 동안 흐름을 연구했다. 겨울철 극에서는 대기에서 분리돼 얼음으로 얼어붙은 후 봄에 온도가 따뜻해지면 대기로 되돌아간다. 화성 대기에서 높은 자외선은 이산화탄소를 일산화탄소와 산소 원자로 분해한 다음 지면 물과의 상호 작용으로 산소 원자와 분자 쌍을 형성한다.

과학자들은 산소 분자는 약 10년 동안 꽤 안정적으로 산소 분자의 양은 거의 일정하게 유지 될 것으로 예상했다. 대기 측정 결과 화성 대기의 다른 두 가지 미량 가스 인 질소와 아르곤의 패턴이 정확하게 나타났다. 그러나 산소 농도는 봄 동안 1/3로 증가했다.

과학자들은 온도, 먼지 폭풍 또는 자외선과 같은 해마다 바뀌는 것에 대한 명확한 설명을 찾을 수 없었다. 지구상에서 대부분의 산소는 식물의 광합성에 의해 생성된다.

20일(현지시각) 뉴욕타임즈에서 미시간대(University of Michigan) 기후 및 우주과학 교수 수실 아트레야(Sushil K. Atreya)박사는“화성 먼지에 존재하는 것으로 알려진 과산화수소 및 과염소산염과 같은 화학 물질이 원인 일 수 있다. 표면에서 유입이 필요하다는 것은 분명하다”고 말했다.

그러나 특히 5년 반 동안 19회의 산소 측정치에서 이러한 화학물질이 계절별 상승 및 하강을 설명하기에 충분한 산소를 방출 및 흡수할 수 있는지 파악하기 어렵다.

새로운 가능성은 산소와 화성 대기에서 이상하게 행동하는 또 다른 미량 가스 메탄과의 연관성이다.

트레이너 박사는“상관 관계가 있는지 확실하지 않지만 로버가 5월에 촬영한 비디오에 구름을 떠돌았다. 표면에서 약 19마일 정도 떨어져있는 얼음 구름일 가능성이 높다”고 말했다.

NASA / JPL-Caltech의 비디오

2003년 이래로 몇몇 연구팀은 지구 기반 망원경, 궤도 우주선 및 화성 로버 측정을 기반으로 메탄 폭증을 보고했다. 다른 경우에는 메탄이 거의 없었다. 메탄의 존재는 가스를 생성하는 알려진 공정이 생물학적(메탄 생성 미생물) 또는 지열이다. 화성이 생명이 존재하기에 유망할 수 있다는 가능성에 과학자들은 놀랐다. 이제 과학자들은 화성에서 메탄 생성뿐만 아니라 그것이 어떻게 빨리 사라지는 지 연구 중이다.

6 월에 로버는 10억 분의 21 비율로 메탄을 측정했다. 그러나 며칠 후 실험을 반복했을 때, 그것은 10 억분의 1이하로 나타났다. 유럽우주국(ESA)의 궤도를 도는 화성 익스프레스(Mars Express) 우주선은 로버가 버스트를 측정한 지 약 5시간 만에 로버가 있는 게일 분화구를 통과했지만 아무것도 감지하지 못했다. 이 우주선은 로버가 관측한 2013년 메탄 폭발을 확증했다.

화성 익스프레스 기기를 담당하는 이탈리아 국립 천체물리연구소 과학자 마르코 귀라나(Marco Giuranna)는 NASA, ESA와 러시아 우주연구소(SRI) 과학자들은 12월 15일과 12월 말에 게일 분화구를 거의 동시에 관측할 계획이라고 뉴욕타임즈에서 밝혔다.

내년에는 화성에 대한 4개의 미션이 시작될 예정이다. 이중 3개는 NASA, 중국, 유럽 연합 및 러시아가 공동으로 화성 표면에 새로운 로버의 배치를 시도할 예정이다. 네 번째는 아랍 에미리트 우주선으로 궤도에 진입한다. 아쉽게도 이들 미션 중 메탄이나 산소 측정 수단은 없다.