미 항공우주국(NASA)은 2024년 달 유인 탐사에 이어 화성 탐사를 준비하고 있다.

최초의 우주비행사가 화성에 착륙할 때, 우주선에는 탐사와 생존에 필요로 하는 모든 것을 가지고 갈 수 없을 것이다.

화성 탐사선은 어디에 착륙해야 할까? 화성 생존을 위한 핵심 자원들 중 하나는 물이다. 화성 물 얼음의 위치는 생존에 결정적이다.

이번 주 ‘Geophysical Research Letters’지에 발표된 새로운 연구는 화성 지표면 바로 아래 물 얼음 가능성 지도를 보여준다.

유인 임무에 앞서, 로봇들은 수년 동안 화성을 정찰해왔다. 탐사 로봇들은 화성 지표면에서 과거 생명체의 징후와 물의 증거를 조사했다. NASA 화성 정찰궤도선과 화성 오디세이 궤도선이 확보한 데이터는 지표 아래 물 얼음의 흔적을 제시한다.

과거 화성은 표면에 생명체와 물을 잠재적으로 지탱할 수 있는 따뜻한 행성이었다고 알려졌다. 하지만 약 35억년 전 변화를 거쳐 대부분의 대기를 잃었다. 오늘날에는 아주 얇게 존재해 수증기 같은 가스도 대기를 쉽게 벗어날 수 있다. 지표면에 물이 있다면, 즉시 증발한다.

화성 북극 근처 콜로레브 클레이터. credit:ESA/CNN.

물은 화성에서 극지방과 지구의 중위도 모두 표면 아래 얼음 형태로 존재한다. 극지방 얼음이 가장 잘 알려진 것은 궤도선들이 그것을 포착했기 때문이다. NASA 피닉스 랜더는 2008년 북극의 얼음을 확인하기 위해 극지방 얼음을 긁어 샘플링 할 수 있었다.

두 화성 궤도선 모두 열에 민감한 계기들을 탑재하고 있는데, 이는 화성 표면 온도 변화와 지표면 아래 얼음과 관련이 있다. 연구원들은 또한 오디세이 궤도 비행기의 감마선 스펙트럼계를 사용하여 물 얼음이 발견될 수 있는 지역을 지도하는 데 도움이 되는 데이터를 수집했다.

화성 극지방과 적도 지방에서 그들이 이미 알고 있는 물 얼음 외에도, 이 자료에서는 그 아래에 있을 수 있는 영역도 밝혀냈다.

얼어붙은 이 행성은 인간의 생존에 호의적이지 않다. 생존을 위한 온도나 햇빛 노출과 같은 요소들을 고려한다면 적도 북부와 남부가 매력적이다. 북반구는 또한 고도가 관리하기 쉽고 착륙선의 속도를 늦추는 데 도움이 되는 더 많은 대기가 있기 때문에 유인 임무의 착륙 지점으로 더 적합하다.

무지개 색 지도는 화성 지표아래 얼음을 보여준다. 파란 색은 표면에 가까운 얼음을 드러낸다. 검은 지역은 착륙선이 화성 먼지에 가라앉을 수 있는 지역이다. credit:NASA/JPL-Caltech/ASU.

새로운 지도는 아르카디아 플라니티아라고 불리는 북반구의 한 지역에서 1~2피트도 안 되는 지표면 아래 얼음 분포 가능성을 보여주고 있다. 과학자들은 지표면 아래 얼음이 화성 계절에 따라 달라지는 지에 대해 연구하고 있다.

JPL 화성 르네상스 정찰위성 소속 과학자 레슬리 탐파리(Leslie Tamppari)는 “표면 가까이 있는 얼음을 찾을수록 더 많은 것을 발견하게 된다”며 “수년에 걸쳐 여러 우주선으로 화성을 관찰하는 것은 얼음을 발견하는 새로운 방법을 제공하고 있다”고 말했다.

*지구와 화성 간 거리 및 소요 시간

지구와 화성의 회합주기 때 근일점은 54,600,000 km (54.6백만 km) 이지만 실제로는. 56,000,000 km로 알려졌다. 근일점 기준 현재 로켓 기술로는 지구에서 화성에 도달하는 데 5~6개월 정도가 걸린다. 빛의 속도로 화성까지 간다면 3분 2초가 걸린다.