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"화성은 제2의 지구"… 선진국 화성탐사 경쟁

선진국들이 경쟁적으로 화성에 탐사선을 보내느라고 야단법석이다. 도대체 화성은 왜 그렇게 끊임없이 화제에 오를까? 왜 인류는 역사를 통해 그렇게 끊임없이 화성을 짝사랑하는 것일까? 달을 제외하면 화성이 지구에 가장 가까이 접근할 수 있는 천체여서 그렇다고 과거 일부 언론에 보도된 바 있는데 그건 옳지 않다. 우리 이웃 두 행성 중 금성이 화성보다 지구에 더 가까이 접근하기 때문이다.

화성이 인류의 관심을 끌어온 이유는 여러 면에서 지구와 너무 비슷해 ‘제2의 지구’로 여겨졌기 때문이다. 화성의 하루는 약 24시간 40분으로 우리 지구의 경우보다 겨우 40분밖에 차이가 나지 않을 뿐 아니라 공전궤도면에 대한 자전축의 경사각도 24도로 우리 지구의 경사각 23.5도와 놀라우리만큼 비슷하다. 또한 희박하나마 대기도 존재하고 4계절의 변화가 지구에서 관측되기도 한다.

◆ 이름부터 불길한 붉은 화성

눈으로 보면 화성은 정말로 붉게 보이는데 아쉽게도 올해에는 연말까지 보이지 않는다. 행성 중에서 붉게 보이는 것은 오로지 화성뿐인데, 그 이유는 온 표면이 녹슨 쇳가루로 덮여 있기 때문이다. 즉 화성 표면의 주성분은 산화철이다.

마르스(Mars)가 그리스 신화에 나오는 전쟁의 신 아레스(Ares)의 또 다른 이름임을 감안하면 고대 서양 사람들은 붉은 화성을 보고 흉흉한 전쟁을 생각했다는 사실이 쉽게 추정된다. 동양에서도 화성은 좋지 않은 이미지를 지니고 있다. 여름철 별자리의 하나인 전갈자리에는 안타레스(Antares)라는 붉은 별이 있는데 이름 그대로 안티-화성, 즉 화성에 대적하는 별이다. 이 별이 화성과 나란히 있는 경우를 동양 점성술에서 가장 흉조로 본다고 한다. 즉 임금의 신변에 불길한 일이 일어날 징조라는 것이다.

[사진설명] 화성의 모습. 극 지방의 흰 부분이 극관(좌)이며 거대한 계곡 밸리스 마리너리스(우)와 올림푸스산(아래).

화성을 천체망원경으로 보면 얼룩진 붉은 표면과 함께 흰색을 띤 북극, 남극 부분이 보인다. 이 흰 부분이 마치 화성이 관을 쓰고 있는 것 같다고 해서 극관(polar cap)이라고 부른다. 극관의 주성분은 드라이아이스인 것으로 밝혀졌다. 시민천문대 망원경 등을 이용하면 쉽게 극관을 관측할 수 있다. 화성의 북반구에는 주로 낮은 평원이 펼쳐져 있고 남반구에는 고지대와 구덩이들이 많은 것이 특징이다.

북반구 평원 지대에는 태양계에서 가장 높은 산인 올림푸스(Olympus) 산이 있는데 그 높이는 에베레스트 산의 3배가 넘는다. 화성의 적도 근처에는 거대한 계곡 밸리스 마리너리스가 가로로 누워있는데 그 길이는 5000km가 넘는다. 흥미로운 점은 나주, 낙동, 장성, 진주와 같은 우리나라 지명도 화성 표면의 지명으로 등재되어 있다는 사실이다.

화성은 태양계의 네 번째 행성으로 지름은 지구의 0.53배이고 공전주기는 약 2년인 687일이다. 화성은 두 개의 달, 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)를 가지고 있는데 포보스는 서쪽에서, 데이모스는 동쪽에서 뜬다.

◆ 화성을 향한 인류의 짝사랑

이탈리아의 스키아파렐리(Schiaparelli)가 1877년 약 40개의 줄무늬를 화성 표면에서 관측했다고 발표했다. 그런데 이것들을 ‘운하’라고 부르면서 나중에 재미있는 일들이 벌어지게 되었다. 미국의 로웰(Lowell)은 화성인이 존재할지 모른다는 생각을 가지고 화성을 연구하기 위해 애리조나주의 플랙스탭(Flagstaff)이라는 곳에 로웰 천문대를 세웠는데 19세기말까지 적어도 160개가 넘는 ‘운하’를 찾아낸다.

로웰은 조선 말기 우리나라를 방문한 적도 있으며 ‘고요한 아침의 나라(the land of morning calm)’라는 말을 최초로 사용한 사람으로 알려져 있다. 천문학계의 원로 조경철 박사가 로웰 천문대의 창고에서 대한제국 고종 황제의 용안이 가장 뚜렷이 나온 사진을 발견하여 신문에 대서특필된 적도 있었다. 로웰은 해왕성 밖의 새로운 행성을 찾는 일에도 매우 강한 집념을 보였지만 끝내 뜻을 이루지 못하고 세상을 떠났는데, 톰보우(Tombaugh)가 1930년 바로 로웰 천문대에서 명왕성을 발견하여 망자의 한을 풀어주게 되었다.

화성에 대한 로웰의 집념은 영국의 웰스(Wells)가 1898년 발표한 SF 거작 ‘우주전쟁(The War of the World)’으로 활짝 꽃을 피우게 된다. 지구에 도착하자마자 문어처럼 생긴 흉측한 화성인들은 지구를 거의 쑥밭으로 만들어버린다. 하지만 우리 인간에게는 아무런 해가 없는 부패 박테리아에게 화성인들이 전멸 당하면서 이야기는 끝난다. 이후 화성인의 침공을 다룬 SF나 영화가 쏟아져 나오게 되었다. 가장 최근에 화성인의 지구 침략을 그린 영화로는 ‘화성침공(Mars Attacks!)'이 있다. 기괴하게 생긴 화성인을 등장시키는 이 오락 영화도 웰스의 ’우주전쟁‘ 영향을 벗어나지 못했다는 사실이 여기저기에서 보인다. 이 영화에서는 부패 박테리아 대신 음악이 화성인들을 제거하게 된다.

미국의 화성 탐사선 바이킹(Viking)이 1976년 여름에 보내온 황량한 화성 표면의 사진들은 '고등생명체가 사는 화성'의 이미지는 망쳐 놓았지만 더욱 그럴 듯한 SF나 SF 영화가 나오도록 하는데 기여하였다. 바이킹이 촬영한 사진들을 바탕으로 화성 표면을 가장 정밀하게 묘사한 최근 영화로는 ‘토탈 리콜(Total Recall)’이 있다. 이 영화 속의 화성 식민지는 지구와 같은 환경을 유지하기 위하여 유리벽으로 외부와 차단되어 있다. 따라서 유리벽이 깨어지게 되면 사람이나 물체들은 밖으로 빠져나갈 수밖에 없다. 이러한 장면들이 물리학자 출신 감독에 의해 과학적으로 잘 묘사되어 있다. 최근에 상영되었던 ‘레드 플래닛(Red Planet)’ 역시 화성 표면이 정밀하게 묘사되어 있다.

◆ 화성 탐사 역사

화성 탐사도 다른 우주 개척 프로그램과 마찬가지로 미국과 소련의 경쟁에 힘입어 발전되었다. 이 전통을 지키기라도 하려는 듯 미국과 러시아는 바이킹이 화성을 탐사한지 20년이 지난 1996년 나란히 화성 탐사선을 발사시킨다. 즉 미국이 마르스 패스파인더(Mars Pathfinder)를, 러시아는 마르스 96(Mars 96)를 발사시켰던 것이다. 이에 앞서 미국이 1992년 발사했던 마르스 옵서버(Mars Observer)호는 1993년 화성 접근을 앞두고 갑자기 실종되어버렸기 때문에 미국 NASA의 각오는 더욱 비장했다. 결과적으로 미국은 성공했고 러시아는 실패했다.

[사진설명] 미국의 마르스 패스파인더.

붉은 별을 좋아하는 공산국가인 러시아는 화성 탐사에 미국보다 더 열을 올려왔다. 그러나 구 소련이 그랬듯이 러시아도 화성 탐사에는 운이 따라주지 않았다. 그 징크스이 연장인지는 몰라도 마르스 96이 추락해버렸던 것이다. 마르스 96은 플루토늄을 지니고 있었기 때문에 추락지역은 방사능으로 오염될 확률이 상당히 높았다. 추락지역으로 예상되었던 호주의 정부는 정작 전혀 모르고 있다가 휴가에서 급히 돌아온 미국의 클린턴 대통령이 이를 급히 알리자 난리를 치렀다. 하지만 추락 지점이 칠레 앞 태평양으로 밝혀지면서 소동은 끝나게 되었다.

1997년 미국 독립 기념일인 7월 4일 미국 시민들은 패스파인더가 보낸 축하 전문을 받았다. 패스파인더는 도착하자마자 마치 꽃잎처럼 생긴 3개의 태양 전지판을 열고 화성에 도착했다는 메시지를 지구로 보냈던 것이다. 패스파인더는 이러한 미국 NASA의 치밀한 전략 덕분에 세계인의 주목을 받는데 성공했다. 특히 소저너(sojourner)라는 탐색 차량이 단연 인기를 독차지했는데 장난감으로 만들어진 소저너들은 모든 크고 작은 매장에서 금방 동이 났다고 한다.

[사진설명] 소저너의 모습.

하지만 미국도 항상 성공만 한 것은 아니다. 마르스 옵서버에 이어 1998년과 1999년 사이 두 차례 발사된 탐사선이 모두 행방불명되었다. 다행히 패스파인더와 비슷한 시기에 발사된 마르스 글로벌 서베이어(Mars Global Surveyor)가 화성을 공전하면서 표면 관측 자료를 보내온 것이 큰 위안이었다. 뒤이어 2001년에 화성 궤도에 진입한 오디세이(Odyssey)와 함께 화성 표면을 샅샅이 탐색하게 되었다.

미국과 러시아를 뒤이어 화성 탐사에 뛰어든 일본이 1998년 발사한 노조미(Nozomi) 역시 실패로 끝났다. 노조미는 화성에서 약 120만㎞ 떨어진 거리까지 근접했으나, 고장을 일으킨 전기회로가 복구되지 않아 화성 궤도 진입 자체가 불가능해졌다. 이에 따라 186억엔(약 2천억 원)을 투입한 일본 최초의 화성 탐사 계획은 물거품이 되었다. 노조미는 애당초 1999년 화성에 도착할 예정이었지만 고장이 잇따라 2003년까지 버텨왔던 터였다.

◆ 최근 화성 탐사 현황

마침내 2003년 화성의 대접근을 맞이해 선진국들은 경쟁적으로 화성에 탐사선을 보내느라고 야단법석을 떨었다. 유럽 우주국(ESA)이 먼저 나서 러시아 로켓을 이용해 마르스 익스프레스(Mars Express)를 성공적으로 발사했다. 최근 ESA는 마르스 익스프레스가 3차원 영상카메라로 촬영한 밸리스 마리너리스(Valles Marineris)라는 이름을 가진 거대한 계곡의 사진을 공개했다. ESA 관계자들은 이 영상이 10년이 넘는 노력의 산물로 지금까지 인류가 본 어떤 사진보다도 훌륭한 것이라고 주장하면서 스스로 위로하고 있다.

[사진설명] 마르스 익스프레스가 촬영한 화성 표면 사진.

미국 NASA가 2003년 발사한 ‘쌍둥이’ 화성 탐색 로버(rover) 스피릿(Spirit)과 오퍼튜니티(Opportunity)는 2004년 1월 3일과 24일 각각 다른 지점에 착륙해 화성 표면을 탐사했다. 이러한 쌍둥이 화성 착륙은 1976년 바이킹 1, 2호 이후 28년만이다. 두 쌍둥이 탐사 로봇의 이름은 러시아 시베리아의 고아원 출신 미국 초등학교 4학년 여학생 어린이가 이름 지은 것이라고 한다.

스피릿이 보낸 결과 중 가장 주목할 만한 사실은 흙과 바위틈에 물이 존재할 가능성을 시사하는 단서들이 포착되었다는 것이다. 스피릿이 최근 보내온 고해상도 컬러사진들을 분석한 결과 마치 진흙처럼 차진 토양이 착륙 지점 부근에 있는 것으로 보인다고 NASA는 밝혔다. 착륙 후 스피릿은 교신이 순탄치 못해 애를 먹이기도 했지만 다시 기능이 상당히 회복되었다. 오퍼튜니티는 스피릿의 기술 장애 때문에 다소 의기소침해 있던 NASA에 다시 활력을 불어넣었다. 오퍼튜니티의 착륙 지점은 스피릿 착륙 지점과 매우 달라 암석으로 뒤덮여 있다.

미국의 부시 대통령은 이번 스피릿과 오퍼튜니티의 성공에 고무되어 NASA의 우주 프로그램을 대폭 확대한다고 발표했다. 물론 다분히 정치적인 계산이 깔려있는 발표지만 중요한 것이 방향이 그쪽으로 잡혔다는 사실이다. 그 발표에 따르면 2020년까지 달에 영구 주둔이 가능한 기지를 건설하고 2030년까지 화성에 유인 우주선을 보낼 예정이라고 한다. 미국만 화성 탐사에 박차를 가하고 있는 것은 아니다. 러시아는 한술 더 떠 2014년까지 화성에 유인 우주선을 보낼 것이라고 나서고 있다!