화성 대기서 산소 원자가 발산하는 녹색 빛 첫 관측

지구 대기광과 같아…대기 두께·변화 파악 탐사선 착륙 때 활용

'붉은 행성' 화성의 대기에서 산소 원자가 태양 빛의 자극을 받아 발산하는 녹색 빛이 처음으로 관측됐다.

분광기로 포착된 녹색 빛은 국제우주정거장(ISS) 우주비행사들이 촬영해 종종 공개해온 지구 가장자리의 녹색 대기광과 같은 것으로, 화성을 비롯한 다른 행성에도 있을 것으로 예측은 돼왔지만 실제로 관측된 것은 이번이 처음이다.

유럽우주국(ESA)과 BBC뉴스 등에 따르면 벨기에 리에주대학의 장-클로드 제라르 교수가 이끄는 연구팀은 화성궤도를 도는 '가스추적궤도선'(TGO)을 통해 대기 중 산소 원자가 발산하는 녹색 빛을 관측한 결과를 과학 저널 '네이처 천문학'(Nature Astronomy) 최신호에 발표했다.

TGO는 ESA와 러시아가 합작해 추진해온 '엑소마즈(ExoMars) 프로그램'에 따라 발사돼 지난 2016년 10월부터 화성 궤도를 돌고 있으며, 대기 성분과 밀도, 온도 등을 측정할 수 있는 3채널 분광기인 '노마드'(NOMAD)를 장착하고 있다.

연구팀은 지난해 4월 말부터 12월1일까지 노마드의 자외선 및 가시광선 분광기(UVIS)를 이용해 궤도를 돌 때마다 두 차례씩 고도 20~400㎞ 권역을 관측했으며, 거의 모두에서 녹색 빛을 찾아냈다.

이 빛은 카메라 이미지가 아니라 노마드 분광기에 포착된 것으로 고도 80㎞에서 가장 강했으며, 태양과의 거리에 따라 달라지는 것으로 나타났다.

연구팀은 화성 대기의 이산화탄소(CO₂)가 태양 빛을 받아 일산화탄소(CO)와 산소(O)로 분리되고 산소 원자가 여기(勵起·excite)돼 높은 에너지를 갖게 됐다가 원래대로 다시 돌아오면서 녹색 빛을 낸 것으로 분석했다.

이는 태양 빛이 촉발 작용을 한 것으로, 태양이 내뿜는 전하를 가진 입자가 지구 대기의 공기 분자와 부딪혀 극지방에 형성하는 오로라와는 차이가 있는 것으로 지적됐다.

연구팀은 이런 녹색 빛을 내는 대기 층의 구조와 움직임을 해독함으로써 대기의 구성과 역학에 관한 통찰력을 얻을 수 있을 것으로 기대했다.

노마드 UVIS 공동 책임연구원인 마니시 파텔 박사는 BBC와의 회견에서 "녹색 빛을 내는 고도를 관측하면 행성 대기의 두께와 변화를 파악할 수 있다"면서 이는 화성 대기를 뚫고 표면에 탐사선을 착륙시킬 때 유용하게 활용될 수 있다고 설명했다.

/연합뉴스