이산화탄소 눈이 내리는 화성 겨울왕국

화성(Mars)에 겨울이 오면 가장 추운 행성의 극 지역은 섭씨 영하 123도까지 내려간다.

화성의 어떤 지역도 몇 피트 이상의 눈이 내리지 않는다. 그리고 붉은 행성의 타원 궤도는 겨울이 오는 데 훨씬 더 많은 시간이 걸린다. 화성의 1년은 지구에서 약 2년이다.

NASA의 로봇 화성 탐험가 덕분에 과학자들은 독특한 화성 겨울 현상을 목격했다.

화성의 눈은 물 얼음과 이산화탄소 또는 드라이 아이스의 두 가지 종류가 있다. 화성의 공기는 너무 희박하고 온도는 너무 차기 때문에 물 얼음 눈은 땅에 닿기도 전에 승화되거나 기체가 된다. 드라이아이스 눈은 실제로 땅에 닿는다.

다양한 겨울 현상을 연구하고 있는 미국 남부 캘리포니아에 있는 NASA 제트 추진 연구소(JPL) 화성 과학자 Sylvain Piqueux는 “눈 위로 걸을 수 있을 만큼 충분히 눈이 내렸다. 하지만 스키를 찾으려면 경사면에 눈이 쌓일 수 있는 분화구나 절벽으로 들어가야 한다”고 말했다.

화성에도 눈이 내리고 얼음과 서리가 내린다. NASA의 우주선은 화성 궤도를 돌고 있으며 우리가 지구에서 겨울을 경험하는 방식과의 유사점과 차이점을 보여준다. JPL 화성 과학자 Sylvain Piqueux 설명. 출처: NASA/JPL-Caltech

눈이 오는 것을 어떻게 알 수 있을까?

눈은 극지방, 구름 덮개 아래, 밤과 같이 화성의 가장 추운 극지에서만 발생한다. 궤도를 도는 우주선의 카메라는 구름을 통해 볼 수 없으며 표면 임무는 극한의 추위에서 살아남을 수 없다. 그 결과 지금까지 눈이 내리는 이미지는 포착된 적이 없다. 그러나 과학자들은 몇 가지 특별한 과학 장비를 사용해 이를 밝혔다.

NASA의 Mars Reconnaissance Orbiter는 인간의 눈으로 감지할 수 없는 파장의 빛을 감지하는 Mars Climate Sounder 장비를 사용하여 구름을 뚫고 들여다볼 수 있다. 그 능력 덕분에 과학자들은 땅에 떨어지는 이산화탄소 눈을 감지할 수 있었다. 그리고 2008년에 NASA는 화성의 북극에서 1,000마일(약 1,600km) 이내에 피닉스 착륙선을 보냈고, 그곳에서 레이저 장비를 사용하여 표면에 떨어지는 얼음 눈을 감지했다.

큐빅 드라이아이스 눈송이

물 분자가 얼 때 결합하는 방식 때문에 지구상의 눈송이는 독특한 모양을 갖는다. 동일한 원리가 모든 결정에 적용된다. 원자가 스스로 배열하는 방식이 결정의 모양을 결정한다. 이산화탄소의 경우, 드라이아이스의 분자는 얼었을 때 항상 일정한 형태로 결합한다.

Piqueux는 “이산화탄소 얼음은 4개의 대칭을 가지고 있기 때문에 우리는 드라이아이스 눈송이가 정육면체 모양이라는 것을 알고 있다. 화성 기후 사운더 덕분에 우리는 이 눈송이가 사람의 머리카락 너비보다 작을 것이라고 말할 수 있다”고 말했다.