화성 대기의 정전기적 방전이 실제로 존재함이 NASA의 최신 관측을 통해 처음으로 명확히 확인됐다. 최근 뉴욕욕타임즈 보도에 의하면, 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사 로버 ‘퍼서비어런스(Perseverance)’가 현지 대기에서 발생한 전기 방전음을 포착하며, 오랫동안 논란이 이어져 온 ‘화성 번개’의 존재가 사실상 입증된 것이다.
이번 연구 결과는 프랑스 툴루즈 천체물리·행성과학연구소의 바티스트 시데(Baptiste Chide) 연구진이 참여한 논문을 통해 국제학술지 *네이처(Nature)*에 11월 26일 발표됐다.
지구의 번개와 달랐다…“카펫에 발 비비고 금속 문손잡이 만질 때의 스파크 같은 현상”
연구진이 확인한 방전 현상은 지구에서 관측되는 수천 피트 상공의 구름과 지면을 잇는 번개와는 전혀 다른 형태였다. 형태적으로 더 가까운 것은 겨울철 건조한 실내에서 카펫 위를 걷고 금속 문손잡이를 만질 때 튀는 정전기 스파크에 가깝다.
시데 박사는 이를 “화성의 미니 번개”, 즉 센티미터 단위에서 발생하는 매우 작은 전기적 방전이라고 설명한다.
비록 규모는 작지만, 이러한 전기 방전은 화성 대기 내 화학 반응에 영향을 미칠 수 있으며, 장기적으로는 장비나 우주복의 전자 시스템에 미세한 충격을 누적시킬 가능성도 제기된다. 연구진은 “인간 탐사 대원에게 치명적인 위험은 아니지만, 전기 장비에는 시간이 지날수록 영향을 줄 수 있다”고 말했다.
관측의 비밀, ‘마이크로폰’…화성에서 들린 첫 ‘미니 천둥’
흥미롭게도 이번 전기 방전은 직접 눈에 보인 것이 아니라 소리로 포착됐다. 퍼서비어런스에 탑재된 마이크가 먼지 악마(dust devil) — 화성판 작은 토네이도 —가 지나가는 동안 발생한 소리를 기록했고, 그 속에서 정전기 방전음, 즉 ‘미니 천둥(pop)’이 검출된 것이다.
녹음에는 바람 소리와 함께 먼지 입자가 로버 표면에 부딪히는 소리가 담겨 있었고, 연구진은 이 중 하나의 “더 큰 소리”에 주목했다. 초기에는 큰 먼지가 부딪힌 충격음으로 추정했지만, 이후 음파 분석과 전기 방전 시뮬레이션 결과 그 소리가 전기 스파크가 만들어낸 ‘충격파’임이 드러났다.
연구팀은 스파크 음이 두 부분으로 구성되어 있음을 확인했다.
1.첫 번째 신호: 전기 방전 시 발생하는 라디오파 방출, 마이크가 일종의 안테나처럼 포착
2.두 번째 신호: 실제 방전으로 인해 발생하는 미니 천둥(pop)
이 두 신호 사이의 수 밀리초(ms)의 시간차는 지구에서 번개를 보고 난 뒤 천둥이 늦게 들리는 원리와 동일하다. 연구진은 방전이 로버에서 약 2m(약 6피트) 떨어진 지점에서 발생했음을 계산해냈다.
논란이던 ‘화성 번개’ 가설, 드디어 강력한 관측 증거 확보
2009년 미국 미시간대 연구팀은 지상 전파망원경으로 화성의 강한 먼지 폭풍에서 발생한 마이크로파 방출을 포착하며 화성 번개의 존재를 주장한 바 있다. 그러나 이후 유럽 화성 궤도선의 관측에서는 이를 확인하지 못해 논란이 계속돼 왔다.
이번 NASA 로버의 직접적 음향 증거는 그간의 모호했던 논쟁에 종지부를 찍는 결정적 자료라는 평가가 나온다.
영국 레딩대 대기물리학자 자일스 해리슨 교수는 “지금까지 나온 어떤 자료보다도 직접적이고 설득력 있는 관측 증거”라며 “화성 대기 전기 활동 연구에서 의미 있는 진전”이라고 평가했다.
당시 논쟁을 주도했던 미시간대의 크리스토퍼 루프 교수 역시 “우리의 2009년 관측이 지지받는 것 같아 기쁘다”고 밝혔다.
왜 화성에서 번개가?…‘차갑고 건조한 행성’의 전하 축적 메커니즘
화성은 매우 건조하고 차갑기 때문에, 먼지 폭풍 속에서 입자들이 서로 마찰할 때 전하가 쉽게 축적될 것이라는 가설은 오래전부터 존재했다. 그러나 이를 명확히 입증할 데이터가 부족했다.
퍼서비어런스의 이번 음향 데이터는 먼지 악마가 지나가며 발생한 마찰이 실제로 정전기 방전을 유발했음을 보여주며, 화성 대기의 전기적 특성을 이해하는 데 새로운 단서를 제공한다.
향후 전망…우주복·탐사 장비 설계에도 영향
전문가들은 이번 연구 결과가 장기적으로 화성 유인 탐사 기술에도 중요한 시사점을 준다고 말한다. 전기 방전 자체는 미세하고 위험도가 낮지만, 반복되는 ‘미니 스파크’는 정밀 장비 내부 회로에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
NASA와 협력 기관들은 앞으로 스페이스수트, 로버, 전자 장비의 방전 보호 설계에 이번 데이터를 활용할 것으로 보인다.
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