화성의 대기층을 400㎞ 상공서 처음 보다

고도 수백㎞ 상공의 우주 공간에 올라가 지구를 내려다 보면 둥글게 휘어져 있는 지구 표면의 곡률과 그 표면을 감싸고 있는 대기층을 한꺼번에 볼 수 있다. 국제우주정거장에 머물고 있는 우주비행사들은 이 진기한 장면을 보면서 광활한 우주 속 지구의 존재와 그 가치를 다시 한번 깨닫는다.

우주에서 본 지구는 얇은 대기층에 둘러싸여 있다. 1억5천만㎞를 날아온 햇빛이 대기 중의 원자 및 분자와 상호작용하면서 대기층은 독특한 빛의 아우라를 뽐낸다.

국제우주정거장과 같은 고도에서 촬영

화성에서도 이와 비슷하게 화성 표면과 이를 감싸고 있는 대기층의 단면을 함께 드러내주는 사진이 공개됐다.

미 항공우주국(나사)은 화성 궤도선 ‘2001 마스 오디세이’(2001 Mars Odyssey)의 적외선 카메라 테미스(THEMIS) 를 이용해 이 붉은 행성의 하늘에 떠 있는 구름과 먼지층을 상세히 포착한 사진을 촬영하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 오디세이는 지난 10월로 화성 궤도에 도착한 지 22년이 됐다.

구름과 먼지층 아래 굽이치는 화성 풍경을 보여주는 이 사진은 10장을 이어붙인 파노라마 사진이다. 나사는 풍경 자체도 장관이지만 화성 대기를 수직으로 본 단면을 드러냄으로써 화성 대기에 대한 새로운 통찰을 제공해준다고 밝혔다.

오디세이가 이 사진을 촬영한 때는 지난 5월이다. 당시 비행 고도는 국제우주정거장의 지구 비행 궤도인 고도 400㎞와 같았다.

오디세이 카메라 운영 책임자인 애리조나주립대 조너선 힐은 “만약 화성 궤도를 도는 우주비행사가 있다면 바로 이 사진과 같은 풍경을 보게 될 것”이라며 “지금까지 어떤 화성 탐사선도 이런 시야를 확보한 적은 없었다”고 말했다.

화성 4계절의 대기층 단면 변화도 촬영키로

이 사진을 찍기 위해 화성 탐사선을 관리하고 있는 나사 제트추진연구소와 오디세이를 제작한 록히드마틴 엔지니어들은 3개월 동안 공을 들여야 했다. 적외선 카메라인 테미스는 열을 감지해 대기 중의 얼음, 먼지의 양을 측정할 수 있지만, 방향이 궤도선 바로 아래쪽을 향해 고정돼 있다.

따라서 대기층의 단면을 촬영하려면 궤도선을 거의 90도 회전시켜야 한다. 또 우주선의 태양전지판이 햇빛을 계속 받되, 과열될 수 있는 장비에는 햇빛이 닿지 않도록 해야 한다. 엔지니어들은 궤도선의 안테나를 지구 쪽으로 돌려 이 문제를 해결했다. 대신 촬영이 끝날 때까지 몇시간 동안 지구와의 통신이 끊기는 걸 감수해야 했다.

제트추진연구소는 앞으로 여러 계절에 걸쳐 화성의 대기 단면이 어떻게 변화하는지를 후속 촬영할 계획이다.

오디세이가 본 포보스…22년 동안 7번 촬영

오디세이는 대기층 단면 촬영과 함께 화성의 두 위성 가운데 큰 위성인 포보스도 촬영했다. 오디세이가 지난 22년 동안 포보스를 촬영한 것은 이번이 7번째다. 지름이 약 25㎞인 포보스는 화성을 평균 6000㎞ 거리에서 공전한다. 태양계 위성 중 행성과의 거리가 가장 짧은 위성이다. 화성에 가까운 만큼 공전 주기도 매우 짧아 7시간39분에 한 번씩 화성을 돈다. 또 지구의 달처럼 화성을 향해 앞면이 고정된 채 돈다.

나사는 “이번 사진과 함께 추가 촬영을 통해 얻을 정보는 포보스가 우주를 떠돌다 화성에 포획된 소행성인지, 아니면 충돌로 인해 떨어져 나간 화성의 일부인지에 대한 논란을 해소하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

나사는 현재 작사(일본우주항공연구개발기구)와 함께 화성의 두 위성(포보스, 데이모스) 표본을 수집해 지구로 가져오는 엠엠엑스(MMX=Mars Moon eXplorer) 프로젝트를 추진하고 있다. 일본이 주도하는 엠엠엑스는 2024년 발사 예정이며, 표본을 지구로 가져오는 시기는 2029년으로 잡고 있다.

곽노필 선임기자

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