NASA 의 화성탐사 목표

목표 1: 화성에 생명체가 발생했는지 확인

 

향후 20년 동안, NASA는 화성에 생명체가 존재했는지 여부를 해결하기 위한 몇 가지 임무를 수행할 것이다. 그 수색은 화성 환경이 과연 삶에 적합한지 결정하는 것으로 시작된다.

 

삶이 번창하는 데 필요한 조건

지구에서는 모든 형태의 생명체가 생존하기 위해 물을 필요로 한다. 만약 화성에 생명체가 진화한다면, 오랜 기간 동안 물을 공급받는 상황에서 그렇게 했을 가능성이 있다. 따라서 우리는 화성에서 액체 상태의 물이 안정적이었던 지역, 그리고 그것이 오늘날에도 존재할 수 있는 지표 아래에서 생명체의 증거를 찾을 것이다. 아마도 현재 화성에 있는 열수 수영장(Yellowstone과 같이)이 생명체를 위한 장소를 제공하는 "핫 스폿"이" 있을 것이다. 화성 글로벌 서베이어의 최근 데이터는 지구 상의 희귀한 곳에 액체 상태의 물이 표면 바로 아래에 존재할 수 있음을 시사하고 있으며, 2001년 화성 오디세이는 지표 아래의 저수지를 지구 규모로 매핑할 예정이다. 우리는 화성 극지방에 얼음이 존재한다는 것을 알고 있고, 이 지역들은 또한 생명의 증거를 찾기에 좋은 장소가 될 것이다.

 

액체 상태의 물 외에 생명에도 에너지가 필요하다. 따라서 생명체가 기반이 되는 유기(탄소 기반) 분자를 분해하는 '초산화물''초산 화물'이 존재한다고 볼 때 화성 표면의 생명체는 존재할 가능성이 낮기 때문에 향후 임무도 태양 이외의 에너지원을 경계하게 될 것이다. 여기 지구에서, 우리는 어두운 바다 깊이, 바위 안쪽, 그리고 표면 아래 깊은 곳 등 햇빛이 결코 닿지 않는 많은 곳에서 생명체를 발견한다. 예를 들어 화학적, 지열적 에너지도 지구 상의 생명체가 사용하는 에너지 자원이다. 아마도 화성에 있는 작고 표면 아래 미생물들도 그러한 에너지원을 사용할 수 있을 것이다.

 

생명 표지 찾기

 

나사는 또한 현재와 전생 물의 표시장치 또는 생물학적 형상을 찾아 화성에서 생명체를 찾을 것이다. 예를 들어, 원소 탄소는 삶의 근본적인 구성 요소다. 탄소가 어디에 존재하고 어떤 형태로 존재하는지 아는 것은 우리에게 생명이 어디에서 발전했는지에 대해 많은 것을 말해줄 것이다.

 

우리는 현재의 화성 대기의 대부분이 이산화탄소로 이루어져 있다는 것을 알고 있다. 만약 물과 대기 사이의 화학적 반응에 의해 화성 표면에 탄산염 광물이 형성되었다면, 이러한 광물의 존재는 아마도 생명체가 발전할 수 있을 만큼 오랫동안 물이 존재해왔다는 단서가 될 것이다.

 

지구에서는 퇴적암의 화석이 전생에 대한 기록을 남기고 있다. 지구의 화석 기록에 대한 연구를 바탕으로, 우리는 특정한 환경과 유형의 매장만이 화석 보존을 위한 좋은 장소를 제공한다는 것을 알고 있다. 화성에서는 이미 비슷한 퇴적물을 남겼을지도 모르는 호수나 하천을 찾기 위한 수색작업이 진행 중이다.

 

그러나 지금까지 우리가 식별하는 방법을 알고 있는 바이오 시그널의 종류는 지구에서 발견되는 것이다. 다른 행성의 생명체는 매우 다를 수 있다. 도전은 삶을 어디에서 발견하든, 그것의 화학, 구조, 그리고 다른 특징들이 무엇이 될 수 있든 간에, 삶을 비생명체와 구별할 수 있는 것이다. 개발 중인 생명 감지 기술은 생명체를 지구 중심적이지 않은 용어로 정의하여 생명체가 필요로 하는 모든 형태로 발견할 수 있도록 도와줄 것이다.

 

목표 2: 화성의 기후 특성 확인

우리가 화성 탐사에서 최우선 과제는 현재의 기후와 먼 옛날의 기후가 어땠는지, 그리고 시간이 지나면서 기후변화의 원인을 이해하는 것이다.

 

오늘날의 화성 기후는 어떠한가?

현재의 화성 기후는 이산화탄소 빙하의 계절적 변화, 대기에 의한 다량의 먼지의 이동, 표면과 대기 사이의 수증기 교환에 의해 조절된다. 화성의 가장 역동적인 날씨 패턴 중 하나는 일반적으로 남부의 봄과 여름에 발생하는 먼지 폭풍의 발생이다. 이 폭풍들은 자라서 행성 전체를 덮을 수 있다. 이러한 폭풍우가 어떻게 발달하고 성장하는지 이해하는 것은 미래의 기후학 연구의 한 가지 목표다.

 

화성의 현재 기후가 과거에 대해 밝힐 수 있는 것은?

화성의 현재 기후에 대한 더 나은 이해는 과학자들이 화성의 과거 기후 행동을 더 효과적으로 모형화하는 데 도움이 될 것이다. 그러기 위해서는 행성의 상세한 기상 지도와 대기 중에 얼마나 많은 먼지와 수증기가 있는지 알아야 할 것이다.

 

화성 전체 1년(687년 지구일) 동안 행성을 관찰하면 화성이 계절적 주기 동안 어떻게 행동하는지 이해하는 데 도움이 될 것이고 수백만 년에 걸쳐 행성이 어떻게 변하는지 이해하는 데 도움이 될 것이다.

 

화성 극지방의 층층이 쌓인 지형은 또한 나무의 고리가 행성의 역사에 대한 기록을 제공하는 것처럼 행성의 과거에 대한 단서를 가지고 있다. 이 극층들은 언제 어떻게 퇴적되었는가? 화성의 기후는 지구의 기후와 같았는가? 만약 그렇다면, 오늘날 지구를 건조하고, 춥고, 메마른 사막으로 바꾸는 것은 어떻게 되었을까? 우리의 임무들이 여전히 답해야 할 질문들이다.

 

목표 3: 화성의 지질 특성 확인

화성은 어떻게 오늘날 우리가 보는 행성이 되었을까? 지구와 화성의 차이와 유사점을 설명해주는 것은 무엇인가? 이 질문들은 화성의 지질학을 연구함으로써 해결될 것이다. 화성 탐사 프로그램의 일환으로, 우리는 바람, 물, 화산, 지질학, 분화구 및 다른 과정들의 상대적인 역할이 화성 표면을 형성하고 수정하는 데 어떻게 작용했는지 알고 싶다.

 

예를 들어, 화성은 지구보다 10배에서 100배 정도 더 클 수 있는 엄청나게 큰 화산의 고향이다. 이러한 차이점의 한 가지 이유는 화성의 지각은 지구와 같이 움직이지 않기 때문이다. 그것은 용암의 총량이 하나의 매우 큰 화산으로 쌓여 있다는 것을 의미한다.

화성의 자성이 행성의 내부와 더 많은 것에 대한 단서를 준다.

 

화성 글로벌 서베이 우주선에 의해 화성에서 자성 물질의 넓은 영역을 발견한 것은 이 행성이 한때 오늘날 지구처럼 자기장을 가졌다는 것을 보여준다. 일반적으로 자기장은 많은 형태의 우주 복사로부터 행성을 보호하는 작용을 하기 때문에, 이 발견은 화성 표면에서 전생 물의 증거를 찾는 전망에 중요한 영향을 미친다. 고대 자기장에 대한 연구는 또한 과거에 화성의 내부 구조, 온도, 구성에 대한 중요한 정보를 제공한다. 또한 자기장이 존재한다는 것은 화성이 한때는 지금보다 더 역동적인 지구 같은 행성이었음을 시사한다.

 

화성에 있는 암석들은 우리에게 행성의 역사와 생명체를 숨길 수 있는 잠재력에 대해 말해줄 수 있다.

화성 표면에 있는 다양한 종류의 암석의 나이와 구성이 근본적으로 중요하다. 지질학자들은 한 행성의 역사에서 사건의 순서를 결정하기 위해 암석의 나이를 사용한다. 구성 정보는 시간이 지나면서 그들에게 무슨 일이 일어났는지를 말해준다. 특히 중요한 것은 물이 존재하는 곳에서 형성된 바위와 광물의 확인이다. 물은 화성에 생명체가 존재하기 시작했는지의 열쇠 중 하나이다.

 

이 행성의 역사에 대한 정보를 가지고 있는 다른 어떤 물질들이 저 바위들 속에 갇혀 있을 수 있을까? 다양한 암석 종류들은 어떻게 표면에 분포되어 있는가? 미래의 궤도를 선회하고 착륙한 임무는 이러한 질문에 대답하는 것을 돕기 위해 고안된 특별한 도구를 운반할 것이다.

 

목표 4: 인간 화성탐사 준비

 

출처 : NASA

 

결국 인간은 화성으로 여행할 가능성이 가장 높다. 그러나 우주비행사를 화성 표면으로 데려와 안전하게 지구로 돌려보내는 것은 매우 어려운 공학적인 도전이다. 화성 환경에 대한 철저한 이해는 장비의 안전한 작동과 인간의 건강에 매우 중요하므로, 화성 탐사 프로그램은 향후 10년 안에 이러한 도전들을 살펴보기 시작할 것이다.

 

적대적 화성환경에서의 우주인 안전

NASA는 우주 비행사의 안전이 무엇보다 중요하다. 화성은 오존층이 부족해서 지구 상에서는 치명적인 양의 태양 자외선으로부터 우리를 보호해준다. 우리는 화성 표면에 도달하는 자외선의 양에 대한 좋은 정보를 가지고 있지 않다. 방사선 환경에 대한 보다 자세한 이해는 우주 비행사들에게 자외선이 미치는 영향을 평가하는 데 필요한 정보를 제공할 뿐만 아니라 기술자들이 보호 우주복과 서식지를 설계하는 데 도움을 줄 것이다.

 

우리는 화성 토양에 "슈퍼옥사이드"가 포함되어 있다는 것을 알고 있다. 자외선이 있는 곳에서 슈퍼옥사이드들은 유기 분자를 분해한다. 우주비행사에 대한 슈퍼옥사이드의 영향은 심각하지 않지만, 화성 토양에 미치는 영향과 다른 독특한 화학적 측면은 반드시 평가되어야만 화성 탐사가 시작될 수 있다.

 

인간 화성 탐사의 길을 열어줄 로봇 우주선

인간 탐사의 토대를 마련하기 위해 2001년 화성 오디세이(Odyssey)가 화성의 방사선 환경 분석에 착수한다. 이 임무와 화성 정찰 궤도선은 만약 발견된다면 미래의 인간 탐험가들을 지원하기 위해 사용될 수 있는 수자원을 계속 탐색할 것이다. 결국, 로봇 우주선, 로버, 그리고 드릴은 인간 탐사에 앞서 그리고 도중에 수자원에 접근하기 위해 사용될 수 있다.

 

우주선과 우주비행사의 안전을 위해 착륙선의 G-포스를 줄이는 첨단 진입, 하강, 착륙 기술도 개발된다.

 

로봇 탐사가 인간 화성 탐사의 장기적 가능성을 위한 토대를 마련하겠지만, 이 목표에 필요한 과학 기술 작업의 상당 부분은 NASA의 존슨 우주 센터에 의해 수행된다.