화성의 먼지 폭풍: 과학자들, 폭풍의 비밀을 밝히다

화성의 오늘 날씨는 바람이 많이 불고, 하늘을 가리는 엄청난 먼지 폭풍이 발생할 가능성이 있습니다.

콜로라도 볼더 대학의 행성 과학자들은 화성에서 발생하는 주요 먼지 폭풍의 원인을 밝히기 시작했습니다. 이러한 먼지 폭풍은 때때로 전체 행성을 뒤덮을 정도로 거대합니다. 연구팀은 비교적 따뜻하고 맑은 날이 먼지 폭풍의 촉발 요인 중 하나일 수 있다는 사실을 발견했습니다.

이 연구의 주저자인 헤샤니 피에리스는 이번 연구 결과가 지구에서처럼 화성의 극심한 날씨를 예측하는 첫걸음이 될 것이라고 말했습니다.

"먼지 폭풍은 화성의 로버와 착륙선에 큰 영향을 미치며, 향후 유인 화성 탐사 임무에도 영향을 미칠 것입니다,"라고 CU 볼더 대학 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP)의 대학원생인 피에리스는 말했습니다. "이 먼지는 매우 가볍고 모든 곳에 달라붙습니다."

그녀는 12월 10일 화요일 워싱턴에서 열리는 2024년 미국 지구물리학 연합 회의에서 연구 결과를 발표할 예정입니다.

먼지 폭풍을 자세히 연구하기 위해 연구팀은 NASA의 화성 정찰 궤도선 위성에서 얻은 실제 관측 데이터를 활용했습니다.

지금까지 연구팀은 화성에서 발생하는 주요 먼지 폭풍의 약 3분의 2를 유발할 수 있는 기상 패턴을 확인했습니다. 아직 화성의 날씨를 보도하는 기상 캐스터를 볼 수는 없지만, 이번 연구는 그 방향으로 한 걸음 나아간 것입니다.

LASP의 연구원이자 천체물리학 및 행성과학과 부교수인 폴 헤인은 "우리는 어떻게 작은 지역 규모의 폭풍이 전 지구적 규모의 폭풍으로 발전하는지 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 표면에서 먼지 폭풍이 어떻게 시작되는지에 대한 기본적인 물리학조차 완전히 이해하지 못하고 있습니다."라고 말했습니다.

경이롭지만 위험한 현상

화성의 먼지 폭풍은 경이로운 광경입니다.

많은 먼지 폭풍은 행성의 북극과 남극의 얼음 캡 주변에서 소규모 폭풍으로 시작되며, 일반적으로 화성 연도의 후반기에 발생합니다. (화성의 1년은 지구의 687일에 해당합니다.) 이러한 폭풍은 엄청난 속도로 성장하여 적도까지 밀려와 수백만 평방 마일을 뒤덮고 며칠 동안 지속될 수 있습니다.

2015년 영화 '마션'에서 맷 데이먼은 위성 접시를 쓰러뜨리고 우주비행사들을 던지는 묵시적인 폭풍을 경험했습니다. 그러나 실제로는 그렇게 영화적이지 않습니다. 화성의 대기는 지구보다 훨씬 얇기 때문에 붉은 행성의 먼지 폭풍은 많은 힘을 발생시킬 수 없습니다. 하지만 여전히 문제가 될 수 있습니다.

예를 들어, 2018년에는 전 지구적인 먼지 폭풍으로 인해 NASA의 오퍼튜니티 로버의 태양 전지판이 먼지층 아래에 묻혀버렸습니다. 로버는 얼마 지나지 않아 사망했습니다.

"바람 압력이 장비를 쓰러뜨릴 정도로 강하지는 않지만, 이러한 먼지 입자는 매우 빠른 속도로 쌓여 우주비행사와 장비를 때릴 수 있습니다,"라고 헤인은 말했습니다.

현재 연구에서 피에리스와 헤인은 화성에서 매년 발생하는 "A"와 "C" 폭풍으로 알려진 두 가지 기상 패턴에 주목했습니다.

연구팀은 화성 정찰 궤도선에 탑재된 화성 기후 사운더 장비를 통해 8년 동안(지구 시간으로 15년) 화성을 관측했습니다. 특히, 피에리스와 헤인은 화성의 얇은 대기를 통해 더 많은 햇빛이 통과하여 행성 표면을 굽는 비정상적인 더위 기간을 찾았습니다.

온난화가 촉발 요인

연구팀은 화성에서 발생하는 주요 폭풍의 약 68%가 표면 온도의 급격한 상승에 선행된다는 사실을 발견했습니다. 즉, 행성이 가열된 후 몇 주 후에 먼지 낀 조건이 발생합니다.

"마치 화성이 주요 먼지 폭풍을 형성하기 위해 공기가 충분히 맑아질 때까지 기다리는 것 같습니다,"라고 헤인은 말했습니다.

연구팀은 이러한 온난한 조건이 실제로 먼지 폭풍을 유발한다는 것을 증명할 수는 없습니다. 그러나 피에리스는 비슷한 현상이 지구에서도 폭풍을 유발한다고 말했습니다. 예를 들어, 콜로라도 볼더의 더운 여름 동안 지면 근처의 따뜻한 공기는 대기를 통해 상승하여 종종 비를 예고하는 높은 회색 구름을 형성합니다.

"표면을 가열하면 그 위의 대기층이 부력을 얻어 상승하고, 먼지를 함께 가져갈 수 있습니다,"라고 피에리스는 말했습니다.

그녀와 헤인은 이러한 폭발적인 기상 패턴을 계속 탐구하기 위해 화성의 최근 몇 년간의 관측 자료를 수집하고 있습니다. 결국 그들은 붉은 행성에서 오는 실시간 데이터를 보고 앞으로 몇 주 동안 무슨 일이 일어날지 예측할 수 있는 지점에 도달하고 싶어합니다.

"이 연구는 화성에서 폭풍을 예측하는 모든 것을 해결하는 것은 아닙니다,"라고 피에리스는 말했습니다. "그러나 우리는 이것이 올바른 방향으로 나아가는 한 걸음이 되기를 바랍니다."