요약
화성 매리너 협곡 아래의 오래된 단층이 지금도 미끄러지며 화성 지진을 일으키고 있습니다.
임페리얼 칼리지 런던과 컬럼비아대 러몬트-도허티 지구관측소 연구진이 Nature Communications에 낸 연구입니다. 연구진은 NASA의 InSight 착륙선이 2021년 8월에 기록한 화성 지진 S0976a의 원인을 다시 분석했습니다.
왜 중요한가
- 수십억 년 전에 생긴 협곡이 멈춘 화석 지형이 아니라 지금도 움직인다는 직접적인 지진 증거입니다.
- 판 구조 운동(지각판이 움직이며 단층을 만드는 현상)이 없는 행성에서도 옛 단층이 다시 깨질 수 있음을 보여 줍니다.
- 2022년에 끝난 InSight 임무의 기록에서 아직 새로 알아낼 것이 많다는 점도 드러났습니다.
핵심 내용
- 지진파의 진폭과 방향을 분석해 지하 20~40km에서 일어난 주향이동 단층(지각 덩어리가 옆으로 엇갈려 미끄러지는 단층) 운동으로 결론지었습니다.
- 운석 충돌이나 산사태 모델로는 관측된 지진파를 재현하지 못했습니다.
- 지진 뒤 찍힌 위성 사진에서도 새 충돌구나 큰 산사태 흔적은 보이지 않았습니다.
- 단층 방향은 행성의 냉각, 인근 타르시스 화산 지대의 응력, 협곡 자체의 영향이 겹친 결과와 맞아떨어졌습니다.
- 이로써 활성 단층이 확인된 곳은 매리너 협곡, 케르베로스 지구대, 남부 엘리시움 평원으로 늘었습니다.
HN 반응
- 지진계 한 대의 기록만으로 지하 20~40km의 단층 운동을 짚어 냈다는 점에 감탄하는 댓글이 많았습니다.
- 협곡 벽 경사가 10~15%라 서 있어도 협곡인 줄 모를 것이라는 댓글에는, 대부분 구간이 35% 안팎이라는 반론이 붙었습니다.
화성에서 저를 사로잡는 곳은 헬라스 평원[1]이에요. 거대한 화산 지대[2]의 지구 반대편쯤에 커다란 구덩이가 있거든요. 우연이라고요? 저는 아니라고 봐요..
로버 임무 후보로 더 높은 평가를 받지 못했다는 게 좀 의외예요. 7km 아래라면 다른 건 몰라도 대기에는 뭔가 흥미로운 일이 생길 텐데요.
https://trek.nasa.gov/mars/#v=0.1&x=72.07800218650755&y=-42.89032002405951&z=4&p=urn%3Aogc%3Adef%3Acrs%3AEPSG%3A%3A104905&d=&l=Mars_MOLA_blend200ppx_HRSC_ClrShade_clon0dd_200mpp_lzw%2Ctrue%2C1&locale=&b=mars&e=43.99694802281937%2C-72.11395229143454%2C100.15905635019571%2C-13.666687756684478&sfz=&w=
https://trek.nasa.gov/mars/#v=0.1&x=-116.4913302335018&y=16.128233562533953&z=4&p=urn%3Aogc%3Adef%3Acrs%3AEPSG%3A%3A104905&d=&l=Mars_MOLA_blend200ppx_HRSC_ClrShade_clon0dd_200mpp_lzw%2Ctrue%2C1&locale=&b=mars&e=-144.57238439718998%2C-13.095398704841067%2C-88.41027606981362%2C45.351865829908974&sfz=&w=
맞아요, 거기가 물의 삼중점을 넘는 유일한 곳이에요. 큰 차이로 넘는 건 아니지만, 행성 보호 문제를 불러일으키기에는 충분할 법해요.
그런데 거미줄 지형(araneiform terrain) 같은 곳은 일시적인 압력이 훨씬 더 높아질 가능성이 커요. 어쩌면 CO2 얼음 지각을 뚫고 터져 나오기 전에 온실효과를 일으켜 데워질 만큼은 될지도 몰라요. 그렇게 압력이 찬 분출은 생명체가 기계적으로 퍼지는 아주 좋은 수단이 될 수 있고요.
생물이 그 조건을 실제로 이용하려면 그 조건이 얼마나 오래 이어져야 할지 궁금하네요.
마찬가지로, 그 조건이 해를 끼치지 않게 된 뒤로 얼마나 지나야 생물이든 뭐든 그것들이 살 수 있을지도 궁금하네요.
과학자들이 관심을 가질 건 분명하지만, 거기까지 드론을 내려보내 데이터를 받아 오는 건 임무로서는 꽤 복잡할 것 같습니다. 누군가의 장기 목록에는 올라 있겠지만 당분간은 불가능하지 않을까 싶습니다.
오히려 더 쉬울 수도 있어요. 7km 아래면 낙하산이 더 잘 듣기 때문에 착륙이 쉬워지고, 지난번처럼 헬리콥터 친구를 데려가면 걔도 훨씬 쉽게 날 수 있을 거예요.
솔직히 JPL이 화성의 그 허술하기 짝이 없는 대기에서 헬리콥터를 날렸다는 것 자체가, 제가 지금까지 본 적 없는 엔지니어링 실력 과시였어요.
화성에 생명이 있다면 지하에 있을 거예요.
그러니 땅을 파지 않고도 7km 아래까지 내려갈 수 있다면, 거기부터 찾아봐야죠!
제 생전에 사람이 화성에 가는 모습을 보게 되기를 정말 바랍니다. 스피릿과 오퍼튜니티부터 지금의 큐리오시티와 퍼서비어런스까지 로버들이 거둔 놀라운 성공에도 불구하고, 삽 든 사람 하나가 며칠 만에 올리는 성과가 수년간의 임무를 다 합친 것보다 클 수 있다고 생각합니다...
하지만 먼지가 너무 고와서 혈액뇌장벽을 통과할 수 있다는 최근 연구 결과는 정말 우려스럽습니다. 그 행성에 대해 알면 알수록 사람이 살기에는 꽤 부적합해 보입니다.
우주 방사선만으로도 큰 문제입니다. 물, 공기, 식량을 공급하는 물류는 말할 것도 없고요. 저는 달(Luna)에 연구 기지를 세우는 쪽이 훨씬 낙관적이라고 봅니다.
다만 댓글을 단 분이 거주를 딱 짚어서 말씀하신 건 아니고, 그냥 사람이 지표면에 서는 것을 말한 것 같습니다.
달에 대한 생각에는 대체로 동의합니다. 현실적으로는 우리 주변 우주권에서 궤도 제조와 재급유부터 살펴보고, 달은 더 먼 임무를 위한 전진 기지로 써야 한다고 생각합니다. 더 먼 곳에는 훨씬 흥미로운 볼거리가 있다고 보고요(타이탄, 유로파 등).
저는 그렇게 생각하지 않습니다. 우선 화성의 거주와 관련해서는 정말 흥미로운 구상이 많습니다. 예를 들어 물과 공기 문제는 묘하게도 연료 문제와 동시에 해결됩니다. 사바티에 반응[1]을 비롯한 화성의 여러 특성 덕분에 화성은 정말로 비디오 게임에서 명백히 레벨 2에 해당하는 곳처럼 느껴집니다. 반응 자체는 CO2 + 수소 = 메탄 + 물입니다.
화성 대기는 95%가 CO2이므로 수소를 어느 정도만 공급하면 거기서는 사실상 준비가 끝납니다. 게다가 물을 전기분해하면 당연히 수소와 산소가 나옵니다. 그리고 화성의 레골리스는 부피 기준 2~5%가 물이라서, 화성에는 물이 놀랄 만큼 널리 퍼져 있습니다(단위를 마구 섞어 말하자면 레골리스 1세제곱피트에 물 1리터 이상입니다).
방사선처럼 사람들이 걱정하는 문제 대부분은 현실에서는 그렇게까지 큰 문제가 아닙니다. '현실에서는'이라고 한 것은, 방사선이 곧바로 방사선 피폭 증상을 일으킬 정도는 아니어서 실제 영향은 암 발생률 증가로 인한 기대수명 감소 정도일 것이라는 뜻입니다. 그마저도 이 글의 범위를 벗어나는 이유로 확실하지 않습니다만, 어쨌든 계획을 막을 요소는 아닙니다. 초기 정착민은 대체로 기대수명이 상당히 줄어들 것입니다. 식민지 개척의 본질이 원래 그렇고, 늘 그래 왔습니다.
그에 비해 달은 악몽입니다. 자원은 상대적으로 빈약하고, 낮과 밤이 각각 2주씩 이어지며 그동안 기온은 끓는점을 훌쩍 넘는 열기에서 절대영도에 가까운 추위까지 오갑니다. 대기가 전혀 없어서 운석을 막아 줄 것이 없고, 방사선도 화성보다 다소 높습니다. 중력도 0에 가까워서 (산업용 등) 여러 공정에 문제가 생길 수 있습니다.
유로파 같은 다른 목적지는 '현지 환경'이 훨씬 가혹할 뿐 아니라 거리도 훨씬 멉니다. 예컨대 유로파는 화성보다 약 10배 멀고 궤적을 관리하기도 더 까다롭습니다. 현실적으로 편도만 5년 이상 걸린다고 봐야 합니다. 그런 곳을 현실적으로 검토하려면 먼저 기술 트리를 몇 단계 올려야 하는데, 화성은 그러기에 좋은 방법입니다.
[1] - https://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction
화성이 '레벨 2' 수준이라는 데는 강하게 동의할 수 없습니다. 화성까지 가는 6~9개월 여정만으로도 사람은 평생 치 방사선에 노출됩니다. '표준' 화성 임무, 즉 왕복 항해에 현지 체류 1.5년을 더하면 우주비행사는 총 수백 년 치 방사선에 노출됩니다. 비행사별 총 노출량을 계산할 때는 당연히 지구에서의 (평소) 피폭도 포함해야 하고요. 좋지 않습니다!
그뿐 아니라 저중력/무중력이 비행사에게 미치는 누적 영향도 있습니다. ISS에서 1년만 지내도 인체에 심각한 악영향이 있습니다. 그리고 인류가 달에서 보낸 시간은 누적해서 한 달도 안 됩니다. 비행사가 화성에서 18개월을 지내면 어떻게 될지 우리는 전혀 모르지만, 아마 아주 나쁠 겁니다. 게다가 무사히 집에 돌아와야 하죠.
화성 레골리스에는 독성 화학물질도 풍부합니다. 거기서 식수를 얻는 데 어떤 기술을 쓰든 포유류와 식물 모두에게 극히 독성이 강한 과염소산염을 걸러내야 합니다. 제가 아는 한 화성에서 이걸 해 본 적은 한 번도 없는데, 이제 (물 재활용을 쓰더라도) 18개월 동안 성공적으로 해내야 한다는 얘기입니다. 쉽지 않습니다!
공정하게 말하면, 특히 여기 HN에서는 유인 화성 탐사 옹호자 상당수가 비행사를 본질적으로 소모품으로 봅니다. '암이든 중독이든 자살이든 죽을 위험을 감수한들 무슨 상관이야? 그만한 가치가 있어!' 같은 식이죠. 하지만 화성행과 귀환 모두에서 비행사가 살아남는 것을 우선시한다면, 풀리지 않은 의문이 정말, 정말, 정말 많고 그 의문들에는 정말로 좋은 답이 없을 수도 있습니다.
저를 안티라고 비난하시기 전에 말씀드리면, 저는 화성과 나머지 태양계 탐사를 전적으로 지지합니다. 그리고 비용을 포함해 생각할 수 있는 모든 기준에서 가장 좋은 방법은 로봇입니다. 우주 탐사에 훨씬 더 많이 투자해서 온갖 종류의 탐사선으로 수행하고, 우리 생전에 인류가 지금까지 배운 것을 전부 합친 것보다 더 많은 것을 알아내자고요!
수치가 꽤 틀렸습니다. 화성의 주변 방사선 수준은 ISS 비행사가 겪는 것보다 낮습니다. 그것도 직접 노출 기준이고요. 우주에서 합계 수년을 보낸 비행사가 여럿 있습니다. 그 정도면 화성에서 일광욕을 하는 셈인데, 당연히 계획은 그렇지 않습니다. 그리고 지금까지 방사선 증가의 영향은 통계적으로 검출되지 않을 만큼 작습니다.
일부 오도하는 기사(또는 악질적인 책 한 권)는 이동 중의 우주 날씨 사건을 평균에 포함시켜 수치를 터무니없는 수준으로 끌어올리는데, 이건 명백한 거짓말입니다. 우주 날씨 사건(태양 플레어 등)은 차폐하지 않으면 즉시 치명적입니다. 다행히 예측이 가능해서 차폐하기 쉽고, 모든 이주선에는 최고의 방사선 차폐재 중 하나인 물이 대량으로 실려 있을 겁니다. 과염소산염도 마찬가지입니다. 기본적인 정수 기술로 걸러낼 수 있고, 지구에서 우리가 먹는 것 상당수에도, 특히 특정 지역에서는 미량 들어 있습니다.
저는 안티라고 비난하는 게 아닙니다. 그건 의미 없는 일이죠. 다만 잘못된 정보를 접하셨을 것 같고, 정확히는 만화가가 쓴 책 한 권 때문이라고 짐작합니다. 누군가 그 책을 쪽마다 '바로잡는' 사이트를 만들어야 할 정도로 오류투성이고, 현대에 나온 최악의 대중 과학서 후보임이 분명합니다. 반 앨런 대에 관한 오도하는 기사를 읽고 달 착륙이 조작이라고 믿는 사람들과 같은 부류입니다. 그런 기사들은 대개 방사선 차폐가 필요했을 거라고 말하고 싶어 하지만, 그런 차폐재가 있었다면 제동복사 때문에 아마 비행사들이 죽었을 텐데 말이죠. 말이 샜네요.
거짓입니다. 적어도 위키백과에 따르면요.
"JPL은 MARIE로 측정한 방사선 수준이 국제우주정거장(연 100~200 mSv)의 두세 배라고 보고했다.[3] 대기 차폐 덕분에 화성 표면의 수준은 ISS에 더 가까울 수도 있다. 단, GCR이 유발하는 열중성자의 영향은 무시한 경우다."
그러니 '전형적인' 18~22개월 화성 임무만 해도 지구에서의 방사선 노출 60~92년 치에 달합니다. 화성 왕복 구간의 차폐가 100% 완벽하다고 가정해도 그렇습니다만, 그럴 가능성은 극히 낮아 보입니다.
ISS 최장 체류 기록은 437일입니다. 화성 왕복 항해만 해도 360~540일입니다. 항해와 체류를 합치면 비행사는 지금까지 탐구된 범위에서 인체에 극도로 해로운 조건(저중력/무중력, 높은 CO2 농도 등)에 노출됩니다. 게다가 그 시간 대부분을 지구의 어떤 지원으로부터도 아무리 빨라도 몇 달 떨어진 행성에서 보내게 됩니다.
또 우주의 혹독한 환경과 고된 일과로 지쳐 있을 텐데, 미디어를 소비하는 것 말고는 즐길 거리가 없어서 지루하기도 할 겁니다. 실시간으로 이야기할 사람이라고는 늘 같은 소수의 동료 승무원뿐이니까요. (제 나름의 가설인데, 모두 LLM을 갖고 있다가 'AI 정신병'에 깊이 빠질 겁니다.)
비행사의 목숨을 본질적으로 소모품으로 본다면 이런 건 신경 쓰이지 않겠죠. 하지만 연구하러 사람을 화성에 보내는 것이 상상할 수 있는 가장 비용 효율이 나쁜 방법이라는 점을 생각하면, 비행사의 안전에 대한 걱정이 조금만 있어도 멈칫하게 될 겁니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Radiation_Environment_Experiment
https://www.sidc.be/article/radiation-space
야외 작업에는 우주복을 쓰는 게 계획인 걸로 알고 있습니다.
그 먼지가 우주복에 달라붙어서 거주 시설 안으로 들어올 가능성이 있다는 사실이 밝혀지고 있는 걸로 압니다.
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2620747123
우주복이든 장비든 안으로 들이는 순간 먼지도 같이 들어옵니다. 그 전에 아무리 청소해도요.
희망은 전략이 아닙니다.
지금 우리가 행성 사이(심지어 지구와 달 사이)를 오가는 방식으로는 지구에서 화성까지(또는 돌아오는 데) 9개월이 걸립니다. 발사 창은 22개월마다 열리고요. 귀환은 화성 도착 4주 뒤이거나 23개월 뒤입니다(즉 신속한 귀환을 막는 결함이 하나라도 생기면 식량/물/공기를 거의 3년 치 싣고 있어야 합니다).
마법 같은 SF 기술이 발명되지 않는 한, 우리 생전에 사람이 화성으로 여행하는 모습은 보지 못할 겁니다.
유인 화성 여행에 진지하다면, 미리 보급선을 보내 화성 궤도에 연료/식량/물/공기를 비축하려는 노력이 있었을 겁니다. 그러면 2.5개의 문제가 해결됩니다.
1 - 양방향 보급품을 다 싣는 데는 현재 만들 수 있는 것보다 큰 우주선이 필요합니다.
2 - 가는 길이나 화성에서 문제가 생겨도, 비행사들이 고치거나 구조 임무가 파견될 때까지 버틸 물자가 있을 겁니다.
그리고 '나머지 반쪽'입니다. 현재 미국이 화성에 물체를 보내는 데 성공한 비율은 70%입니다(소련은 50%였습니다). 그 보급선 중 일부는 화성 궤도에 도달하지 못할 겁니다. 일부는 가는 도중 고장 나 화성을 지나쳐 표류할 테고, 일부는 화성 표면에 처박힐 겁니다.
왜 보급품을 보내야 할까요? ISS의 우주비행사를 지원하려면 한 사람당 매달 1000파운드의 물자를 보내야 합니다. 그것도 지구에서 고작 300마일 떨어진 곳인데도요. ISS에는 물 재활용 장치가 있는데도 물은 여전히 올려 보내야 합니다.
유인 화성 탐사를 성공시키고 (다시 지구로 무사히 귀환시키는) 데 드는 제 추정 비용은 2000억 달러부터 시작입니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit
https://en.wikipedia.org/wiki/Launch_window
이 페이지는 지구/화성 발사 창이 26개월마다라고 주장합니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Exploration_of_Mars#Launch_windows
구글에서 찾아보니 이라크 전쟁에 2조 달러가 들었대요. 몇천억 달러 오차는 있고요.
그러니까 그 돈으로 화성을 몇 번은 왕복할 수 있었다는 얘기네요..
애국자법 같은 법률의 비용과 영향에 더해 3글자 정보기관들의 예산 급증까지 계산에 넣는다면, 구글의 추정치는 아마 10배쯤 낮을 겁니다. 그렇습니다, 이라크와 아프가니스탄 전쟁은 20년 동안 하루 약 10억 달러씩 들었습니다. 부시의 전쟁에 낭비한 그 돈이면 기본소득, 보편적 의료, 노숙 종식은 물론 화성 왕복도 여러 번 할 수 있었을 겁니다. 그런데 이제 우리는 4배 더 크고 인구는 2배 많으며 이라크와 달리 3차원 공간까지 차지하는 나라와 전쟁을 시작하고 있고, 이라크/아프가니스탄 전쟁 때 있던 동맹을 하나도 빠짐없이 등 돌리게 만들고 있습니다.
우리의 골칫거리까지 다른 행성으로 가져가는 거네요…
지진계 하나에서 얻은 데이터만으로 지하 20~40km의 주향이동 단층 사건이라고 좁혀냈다는 게 꽤 인상적이네요.
저는 어린 시절 꿈이던 천문학자를 하기에는 머리가 따라 주지 못했어요. 이런 걸 볼 때마다 그 생각이 나요. 그리고 지구 밖의 무언가를 연구하는 사람들은 역사상 가장 똑똑한 사람들이라는 생각도요.
게다가 행성 반대편에서 일어났다니! 그래서 데이터 분석에 5년이나 걸렸나 봐요. 지진은 2021년에 일어났고 논문은 지난달에 나왔으니까요. https://www.nature.com/articles/s41467-026-78193-6
협곡의 '벽' 위에 서 있다면 경사 10~15%쯤 되는 지형처럼 보일 겁니다. 협곡이라는 것조차 알아채지 못할 거예요.
경사 15%면 꽤 눈에 띄지 않나요? 산봉우리처럼 보이지는 않아도 어느 쪽이 위인지는 분명히 알 텐데요.
산악 공공도로의 경사 제한이 7%라는데, 그것도 확실히 체감돼요.
생각하면 놀라워요. 태양계에서 가장 큰 협곡 안에 서 있는데도 전혀 모를 수 있다니요.
그보다는 좀 더 가파릅니다. 협곡 길이의 상당 부분에서 경사가 35% 안팎입니다.