——–고대 생활에 대한 단서? 화성의 얼어붙은 소용돌이 속에서 과학자들이 발견한 것

헬싱키에서 열린 EPSC-DPS2025 합동 회의에서 결과를 발표한 옥스퍼드 대학의 케빈 올슨(Kevin Olsen) 박사는 “극 소용돌이 내부 대기는 표면 근처에서 약 30km 높이까지 극한의 저온을 특징으로 하며 소용돌이 외부보다 섭씨 약 40도 더 낮다”고 말했습니다.

이러한 극저온에서는 화성 대기의 소량의 수증기가 얼어붙어 극지방의 만년설 위에 침전됩니다. 이러한 변화는 오존 수준에 놀라운 영향을 미칩니다. 일반적으로 오존은 자외선 햇빛이 수증기를 분해하면서 형성된 분자와 반응할 때 파괴됩니다. 그러나 증기가 완전히 얼면 이러한 반응은 멈춥니다. 분해할 것이 아무것도 남지 않은 상태에서 오존은 소용돌이 내부에 쌓이기 시작합니다.

“오존은 화성에서 매우 중요한 가스입니다. 이는 산소의 반응성이 매우 높은 형태이며 대기에서 화학이 얼마나 빨리 일어나는지 알려줍니다.”라고 Olsen은 말했습니다. “오존의 양과 그것이 얼마나 가변적인지 이해함으로써 우리는 시간이 지남에 따라 대기가 어떻게 변했는지, 그리고 화성에 한때 지구처럼 보호 오존층이 있었는지 여부에 대해서도 더 많이 알 수 있습니다.”

2028년 발사 예정인 유럽우주국의 엑소마스 로잘린드 프랭클린 탐사선은 지구에서 고대 생명체의 흔적을 탐색할 예정이다. 만약 화성에 한때 자외선 복사로부터 표면을 보호하는 오존층이 있었다면, 그 보호 장벽은 수십억 년 전에 화성을 생명체가 훨씬 더 살기 좋은 곳으로 만들 수 있었을 것입니다.

화성의 극 소용돌이가 형성되는 방식

화성의 극 소용돌이는 화성의 25.2도 축 기울기에 의해 구동되는 계절 주기의 일부로 발전합니다. 지구와 마찬가지로 화성도 계절 변화를 경험하며, 북쪽 여름이 끝나갈 때 극지방 위에 소용돌이치는 소용돌이가 형성되어 봄까지 지속됩니다.

지구상에서 극 소용돌이는 때때로 불안정해지고 남쪽으로 표류하여 차가운 공기를 낮은 위도로 보낼 수 있습니다. 비슷한 과정이 화성에서도 일어날 수 있으며, 이는 연구원들에게 소용돌이 내부를 연구할 수 있는 귀중한 기회를 제공합니다.

“화성의 북극의 겨울은 지구처럼 완전한 어둠을 경험하기 때문에 연구하기가 매우 어렵습니다.”라고 Olsen은 말합니다. “소용돌이를 측정하고 관측 결과가 어두운 소용돌이 내부에 있는지 외부에 있는지 판단함으로써 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 있습니다.”

소용돌이 조사

Olsen은 화성 주변 궤도에 있는 ESA의 ExoMars 추적 가스 궤도선과 함께 작업합니다. 특히 우주선의 ACS(Atmospheric Chemistry Suite)는 태양이 화성의 반대편에 있고 대기를 통해 빛날 때 화성의 가장자리를 관찰하여 화성의 대기를 연구합니다. 햇빛이 흡수되는 파장은 대기 중에 어떤 분자가 존재하는지, 표면 위로 얼마나 높은지 알려줍니다.

그러나 이 기술은 태양이 북극 위로 떠오르지 않는 화성의 겨울의 완전한 어둠 중에는 작동하지 않습니다. 소용돌이 내부를 엿볼 수 있는 유일한 기회는 원형 모양을 잃을 때뿐이지만, 이것이 언제 어디서 일어나는지 정확히 알기 위해서는 추가 데이터가 필요합니다.

이를 위해 Olsen은 온도 측정을 통해 소용돌이의 정도를 측정하기 위해 NASA의 Mars Reconnaissance Orbiter에 있는 Mars Climate Sounder 장비를 사용했습니다.

“우리는 소용돌이 내부에 있다는 확실한 신호인 온도의 급격한 하락을 찾았습니다”라고 Olsen은 말했습니다. “ACS 관측 결과를 화성 기후 측심기(Mars Climate Sounder)의 결과와 비교하면 소용돌이 내부 대기와 외부 대기의 명확한 차이가 나타납니다. 이는 화성의 대기 화학과 극야 동안 조건이 어떻게 변화하여 오존이 형성되는지에 대해 더 많이 배울 수 있는 흥미로운 기회입니다.”