이 접근법으로 화성 테라포밍이 더욱 현실화되었습니다

사람들은 화성의 기후를 바꾸어 인간이 살 수 있게 만들 수 있는지 궁금해 왔으며, 이제 이 질문에 답할 수 있는 것이 그 어느 때보다 가까워졌을지도 모릅니다.

화성은 금성과 함께 지구에 가장 가까운 두 이웃 행성 중 하나이며, 태양으로부터 네 번째 행성입니다. 밤하늘에서 밝은 붉은 점처럼 빛나므로 쉽게 찾을 수 있습니다.

화성은 건조하고 차갑고 암석으로 이루어져 있으며, 대기가 얇고 표면 압력이 매우 낮습니다. 이러한 요인들 때문에 행성이 액체 물을 유지하기 어렵습니다. 표면의 물은 빠르게 증발하거나 얼어버립니다.

하지만 화성에 물이 전혀 없는 것은 아닙니다. 수십억 년 전, 행성의 대기가 더 따뜻하고 밀도가 높아 물이 흐를 수 있었으며, 이는 강 채널, 호수 퇴적물, 삼각주, 그리고 물에 의해 변형된 암석 등으로 증명됩니다. 이러한 암석들은 현재 토양 아래에 얼어 있습니다. 최근 Proceedings of the National Academy of Sciences에 발표된 연구에 따르면, 막대한 양의 물이 화성 표면 아래 11.5~20km 깊이에 갇혀 있을 수 있다고 합니다.

이 지하수는 전체 대양을 채우고 행성 전체를 1~2km 깊이까지 물로 덮을 수 있습니다.

“우리는 아직 화성에서 생명의 증거를 찾지 못했지만, 최소한 원칙적으로 생명을 유지할 수 있는 장소를 확인했습니다.”

– Michael Manga, 캘리포니아 대학교(UC) 연구 책임자

행성의 물 순환을 이해하는 것은 화성의 기후, 표면 및 내부 진화를 파악하는 데 “핵심”입니다.

이 발견은 2018년에 화성에 착륙한 NASA의 Insight 랜더 데이터 덕분에 가능했습니다. 4년간의 임무 동안 Insight는 행성 내부 구조에 대한 귀중한 정보를 기록했으며, 운석 충돌, 규모 5까지의 지진, 화산 지역의 진동 등을 감지했습니다. 이러한 지진파는 지구물리학자들이 화성 내부를 탐사할 수 있게 했습니다.

암석 물리학의 수학적 모델을 사용한 과학자들은 Insight의 지진 데이터가 액체 물이 포화된 깊은 단층 화성암 층을 나타낸다고 결론지었습니다.

하지만 이 물은 화성 지각 중간의 작은 균열과 공극에 존재하므로, 미래 화성 식민지에 물을 공급하는 데 실용성이 제한될 수 있습니다.

화성을 거주 가능하게 만들 방법을 찾으며

지난 수십 년간 화성을 테라포밍하기 위한 다양한 방법이 제안되었습니다. 1971년, 칼 세이건은 북극 얼음 캡을 기화시켜 행성에서 액체 물이 존재할 가능성을 크게 높이자고 제안했습니다. 그러나 2018년 NASA 지원 연구에 따르면 화성의 모든 가능한 자원을 활용해도 대기 압력이 지구의 약 7% 수준으로 상승할 뿐이며, 이는 여전히 행성을 거주 가능하게 만들기에 충분하지 않다고 밝혀졌습니다.

화성에는 이산화탄소가 풍부하지만, 이를 채굴해도 대기 압도 지구의 10~14% 수준에 머물며 평균 온도는 10도 섭씨 상승에 불과합니다. 화성 표면 평균 온도는 약 -80도 화씨입니다.

몇 년 전, 하버드 대학교 연구원들은 제안했습니다. 실리카 에어로겔을 이용해 화성을 인간에게 적합하게 만들 것을 제안했으며, 실리카 에어로겔은 가볍고 투명한 고체로, 지구 대기의 온실 효과를 모방합니다.

이를 위해 연구원들은 두세 센티미터 두께의 실리카 에어로겔 방패를 제안했습니다. 이 방패는 충분한 가시광선을 통과시켜 물의 융점 위로 온도를 영구적으로 상승시키고, 위험한 자외선을 차단하며 광합성을 가능하게 합니다. 이 모든 것은 토양에 열을 가두어 내부 열원을 필요로 하지 않고 달성됩니다.

이 연구는 물과 이산화탄소가 고체 형태로 존재하는 화성의 극지 얼음 캡에서 영감을 받았습니다. 고체 형태는 기체 형태와 마찬가지로 햇빛을 통과시키면서 열을 가두어 여름에 얼음 아래에 따뜻한 주머니를 형성합니다.

하지만 이 방법은 대량의 실리카 겔을 제조하고 화성으로 운송해야 하는 어려움이 있습니다.

물만이 화성의 유일한 문제는 아닙니다. 대기도 인간이 호흡할 수 있도록 만들어야 합니다. NASA의 퍼시비어런스 로버는 이산화탄소를 산소로 전환하는 것을 목표로 하고 있으며, 2021년 2월 화성에 착륙한 이후 이 장치는 4.3온스의 산소를 생산했습니다.

또 다른 화성 탐사는 보호 자기장이 없기 때문에 붉은 행성이 대기를 계속 잃고 있음을 밝혀냈습니다. 태양풍이 지속적으로 화성의 대기와 물을 빼앗고 있어, 행성이 효과적으로 보호받으려면 10,000~20,000 가우스의 자기장이 필요합니다. 안타깝게도 이러한 자기장을 생성할 기술은 아직 존재하지 않습니다.

화성 테라포밍은 분명 흥미롭지만 어려운 과제로, 현재 기술로는 불가능해 보입니다. 그러나 연구자들은 새로운 방법을 계속 탐구하고 있으며, 획기적인 연구가 화성을 생명에 더 친화적으로 만드는 새로운 접근법을 발견했습니다.

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화성 먼지를 이용해 미생물 생존에 적합하게 만들기

이번 달 초 Science Advances에 발표된 이 연구는 Northwestern University, University of Chicago, University of Central Florida의 연구원들이 수행했으며, 화성 표면 1/3이 얕게 매장된 물을 가지고 있지만 여전히 생명에 너무 차갑다고 지적했습니다. 

행성을 따뜻하게 만들기 위해 과학자들은 지구에서 사용되는 것과 유사한 전략을 제안했으며, 대기에 물질을 방출해 자연 온실 효과를 강화합니다. 

하지만 이 과정에는 대량의 재료가 필요하며, 화성 표면에는 충분히 존재하지 않습니다. 새로운 연구는 대신 화성에서 쉽게 구할 수 있는 무언가를 활용할 수 있음을 발견했습니다. 

아이디어는 엔지니어링된 먼지 입자를 사용해 화성을 섭씨 10도(화씨 50도) 이상 따뜻하게 하여 행성 온도를 미생물 생존에 적합한 수준으로 올리는 것입니다.

자연 먼지와 마찬가지로, 이러한 엔지니어링된 먼지 입자는 대기 상층부까지 상승시켜 근접 표면에서 전달될 수 있습니다.

화성을 거주 가능하게 만드는 큰 발걸음인 이 방법은 수십 년이 걸리지만, 이전 방법보다 5,000배 이상 효율적입니다. 이처럼 물류적으로 더 쉽고 비용 효율적인 전략은 화성 자체에 존재하는 자원을 활용해 레드 플래닛의 환경을 수정할 수 있게 하며, 희귀 자원을 채굴하거나 지구에서 수입할 필요가 없습니다.

연구에 따르면, 먼지를 초당 30리터씩 지속적으로 방출하면 행성 전체가 약 30켈빈 상승하여 얼음이 녹기 시작한다는 것입니다. 이는 물질을 화성에서 대규모로 제작하거나 전달할 수 있다면, 행성이 결국 따뜻해져 거주 가능해질 수 있음을 보여줍니다. 연구의 공동 저자인 Edwin Kite, 시카고 대학교(University of Chicago) 지구물리학과 부교수:

“이것은 액체 물을 허용하도록 화성을 따뜻하게 하는 장벽이 이전에 생각했던 것만큼 높지 않다는 것을 시사합니다.”

하지만 이것은 시작에 불과합니다. 화성의 얇은 대기는 여전히 호흡할 수 없기 때문입니다. 그러나 미생물이 서서히 대기로 산소를 공급할 수 있도록 거주 가능하게 만드는 것은 확실히 기반을 마련하는 일입니다. 

지속 가능한 인간의 화성 존재에 한 걸음 더 가까워짐

알루미늄과 철이 풍부한 화성의 풍부한 먼지는 스스로 행성을 따뜻하게 할 수 없습니다. 먼지의 크기와 구성은 행성을 따뜻하게 하기보다는 표면을 약간 식히는 효과를 가집니다.

최근 연구에서 연구원들은 먼지 입자를 다른 형태나 조성으로 엔지니어링하면 열을 더 효율적으로 가둘 수 있다고 가설을 세웠습니다. 그래서 연구원들은 짧은 막대 모양의 입자를 설계했습니다. 이 약 9마이크로미터 길이의 나노입자는 시중에서 구할 수 있는 반짝이와 비슷한 크기입니다.

이 나노막대는 열 적외선을 차단하고 햇빛을 표면에 효과적으로 산란시키도록 제작되었습니다. 이러한 특성은 화성의 자연 온실 효과를 강화하고 최고의 가스보다 5 × 10³배 이상 효율적으로 행성을 따뜻하게 합니다. 주 저자인 Samaneh Ansari(Northwestern University 대학원생, Professor Hooman Mohseni 그룹):

“빛이 파장보다 작은 물체와 상호작용하는 방식은 매혹적입니다. 특히, 나노입자를 엔지니어링하면 이렇게 작은 입자에서 일반적으로 기대되는 것보다 훨씬 뛰어난 광학 효과를 얻을 수 있습니다.”

입자를 화성 대기에 지속적으로 방출하면 계산에 따르면 섭씨 10도(화씨 50도) 이상의 온도 상승이 예상됩니다. 이 따뜻한 대기는 몇 달 안에도 눈에 띄게 될 수 있습니다. 온난화를 되돌리려면 입자 방출을 중단하면 효과가 역전되어 몇 년 내에 멈출 것입니다.

하지만 아직 할 일이 많이 남아 있습니다. 공동 저자인 Mohseni는 효율이 더 높을 뿐만 아니라 “광학적 특성을 동적으로 변화시킬 수 있는” 나노입자를 만들 수 있다고 믿습니다.

Kite가 말했듯이:

“행성을 따뜻하게 하려면 여전히 수백만 톤이 필요하지만, 이는 이전 제안에 비해 5천 배 적은 양입니다.”

이 방법은 매년 200만 톤의 입자가 필요합니다. 아직도 알 수 없는 요소가 여러 가지 있습니다. 예를 들어, 입자가 대기에서 얼마나 빨리 사라지는지 과학자들은 아직 파악하지 못했습니다. 화성에 구름과 물이 존재하므로, 행성이 따뜻해지고 물이 입자 주위에 응결하기 시작하면 물이 비로 다시 떨어질 가능성이 있습니다.

“기후 피드백은 정확히 모델링하기 매우 어렵다”고 Kite는 화성뿐 아니라 지구에서도 더 많은 데이터가 필요하다고 언급했습니다. “우리는 효과가 의도대로 작동하도록 천천히 그리고 가역적으로 진행해야 한다”고 덧붙였습니다.

주목할 점은 이 연구의 초점이 화성을 인간이 호흡할 수 있게 만드는 것이 아니라 미생물 생존에 적합한 수준으로 따뜻하게 하는 데 있다는 것입니다.

그럼에도 불구하고, 이 혁신적인 테라포밍 아이디어는 연구에서 중요한 진전을 의미하며, 화성의 현재 거주 가능성 상태와 우리가 기대하는 상태 사이의 격차를 좁힙니다. 또한 새로운 탐사 길을 열어주며, Kite가 제안하듯 우리는 “지속 가능한 인간의 화성 존재를 구축한다는 오랜 꿈에 한 걸음 더 다가섰다”고 할 수 있습니다.

화성 임무에 참여하는 기업들

화성은 연구자들뿐만 아니라 행성을 이해하고 탐사하며 인간이 거주할 수 있게 만들기 위해 노력과 자본을 투입하는 기업들의 큰 관심을 받고 있습니다. Boeing, Virgin Galactic (SPCE ), 그리고 Northrop Grumman (NOC )은 우주 탐사, 화성 임무, NASA와의 협력, 혹은 화성 식민지에 필요한 인프라 개발에 참여해 왔습니다. 이제 이 분야의 몇몇 주요 기업을 살펴보겠습니다.

#1. SpaceX 

Elon Musk가 설립한 SpaceX (SPCX )는 인간을 화성으로 수송하는 기술 개발의 최전선에 있습니다. 수년간 Musk는 화성 식민화 계획을 공유하며 이를 위한 자산을 활용해 왔으며, “화성에 자급자족 도시를 설립하려면 많은 자원이 필요하다”고 말했습니다. 그는 “다행성 생활을 실현하는 데 높은 긴급성이 있다”고 믿습니다.

2015년, Musk는 공유했으며, 화성을 거주 가능하게 만들기 위해 핵폭탄을 사용하고 극지 위에 두 개의 작은 펄싱 태양을 만들어 따뜻하게 하겠다는 계획을 제시했습니다. SpaceX에서는 현재 직원들이 화성 도시 계획을 작업하고 있으며, Starship 우주선과 Super Heavy 로켓은 행성 간 여행을 위해 설계되어, 회사가 미래 화성 임무의 핵심 플레이어가 되게 합니다.

SpaceX의 재무와 관련해, 이 회사는 보고된 바에 따르면 15억 달러 매출에 5,500만 달러의 이익을 기록한 것으로 보고되었습니다. 이는 2022년 총 비용이 52억 달러로 보고된 후이며, 매출은 46억 달러로 두 배가 되었습니다. 보고에 따르면, 모든 SpaceX 투자자가 회사의 손익을 알지는 못하며, “많은 SpaceX 투자자들은 보유 주식을 장기적인 베팅으로 보고” “결과에 대해 크게 신경 쓰지 않는다”고 합니다.

#2. Lockheed Martin

이 방위 대기업은 NASA의 화성 임무에 참여해 왔으며, 화성 식민화 노력을 위한 우주선 및 기술 설계에 관여했습니다. 1965년, Lockheed Atlas-Agena D 로켓으로 발사된 Mariner 4는 화성의 근접 영상을 제공했습니다. 이후 회사는 NASA와 협력해 화성으로 향하는 우주선인 Phoenix Mars Lander를 개발했습니다.

Lockheed은 또한 10년 안에 Mars Base Camp을 통해 인간을 화성에 보내는 것을 구상하고 있습니다. 이 개념에 따르면, 우주비행사들은 지구에서 화성 궤도 과학 실험실로 이동하여 실시간 과학 탐사를 수행하고 인간이 착륙하기에 최적의 장소를 결정하게 됩니다.

이 상장 기업은 시가총액 1,333억 4천만 달러이며, 현재 주가는 559.42달러로 연초 대비 23.43% 상승했습니다. Lockheed의 EPS(TTM)는 27.58이며 P/E(TTM)는 20.29, 배당 수익률은 2.25%입니다. 

2분기 실적에서, 회사는 순매출이 9% 증가한 181억 달러를 보고했습니다. 지정학적 긴장이 고조되고 러시아-우크라이나, 이스라엘-팔레스타인 간 전쟁이 진행됨에 따라 Lockheed은 2024년 순매출이 705억~715억 달러 사이가 될 것으로 예상합니다. 방위업체에게는 F-35가 최우선 과제이며, 필리핀, 터키, 태국으로부터 300대의 F-16 주문 가능성을 보고 있습니다.

결론

과학 소설은 인간 문명을 지원하기 위한 화성 테라포밍 아이디어를 오랫동안 다뤄왔으며, 최신 연구에 따르면 이 아이디어가 머지않은 미래에 현실이 될 수 있습니다. 

수년 동안 행성을 따뜻하게 하고, 액체 물을 유지하며, 작물을 재배하고, 인간이 호흡할 수 있게 하는 제안들이 등장했습니다. 현재까지는 모두 아이디어와 제안에 불과합니다. 그러나 시간이 흐르면서 테라포밍 가능성은 크게 상승하고 있으며, 그와 함께 화성을 거주 가능하게 만드는 장벽도 감소하고 있습니다. 

우리가 레드 플래닛에 대해 더 잘 이해하고 기술이 발전함에 따라, 자급자족 환경이 형성되어 결국 화성에 장기적인 인간 존재가 가능해지고 인간에게 새로운 가능성과 기회를 창출할 것입니다.

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