오늘은 현재 진행중인 화성 샘플 귀환 프로젝트에 대해 알아보겠습니다. 화성 샘플 귀환은 화성에서 암석, 토양, 대기 가스 샘플을 채취하여 지구로 가져오는 NASA와 유럽우주국 간의 공동 프로젝트입니다. 인류는 화성과 지구, 그리고 다른 행성에서의 생명체 존재 가능성에 대해 우리가 알고 있는 것을 크게 도약할 준비가 되어 있습니다. 화성 샘플 귀한이 우리에게 주는 과학적 가치는 무엇이 있을까요?
화성 샘플 귀환의 과학적 가치
현재 NASA의 퍼시버런스 로버는 한때 강이 흘러들어 고대 호수가 된 제제로 크레이터에서 샘플을 수집하고 있습니다. 이 로버는 이미 화성에 가져온 작은 샘플 튜브의 절반 이상을 호수 퇴적물과 물로 변한 용암으로 채웠습니다.
샘플을 지구로 가져가려면 두 가지 추가 임무가 필요합니다. 화성 착륙선이 샘플을 수집하여 궤도로 쏘아 올리면, 다른 우주선이 이를 수집하여 지구로 다시 보내게 됩니다.
이 야심찬 계획은 화성 샘플 귀환의 과학적 근거를 확립하고 가져올 샘플을 결정하기 위해 수년간 커뮤니티가 노력한 결과물입니다. 화성 샘플 귀환은 미국 행성 과학 커뮤니티의 우선순위를 정하기 위해 10년마다 실시하는 지난 20년간의 조사에서 최우선 순위로 선정되었습니다.
하지만 화성 샘플 귀환은 위험에 처해 있습니다. 2023년, 독립적인 검토 결과 이 미션의 비용이 점점 더 증가하고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이에 따라 미국 상원은 MSR을 취소하겠다고 위협했습니다. 결국 의회는 취소 위협에서 한발 물러나면서 NASA가 프로젝트를 다시 계획하는 동안 예산을 크게 줄였습니다.
플래니터리 소사이어티는 몇 가지 주요 원칙에 따라 재기획을 지지합니다. MSR은 우리 시대의 가장 야심찬 과학적 노력이며, 태양계에 대한 우리의 이해를 변화시키고 지구 밖 생명체에 대한 증거를 제공할 수 있는 잠재력을 가진 프로젝트이므로 그만한 가치가 있습니다. 화성 샘플 귀환이 중요한 이유는 다음과 같습니다.
지구에 더 나은 장비가 있습니다.
로봇 우주 탐사가 제공하는 모든 경이로움에도 불구하고 무게, 동력, 크기 등의 제약이 있습니다. 크고 정밀한 실험실 장비를 모두 우주로 가져갈 수는 없습니다. 따라서 암석의 나이, 암석이 형성된 조건, 과거 생명체의 흔적을 가지고 있는지 여부를 정확하게 알고자 할 때 한계가 있다고 미국의 대학교 응용물리연구소의 행성 지질학자는 말합니다.
“많은 화성 과학 목표는 지구의 실험실에서 귀환한 샘플을 분석해야만 달성할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. “이러한 시설의 정교한 기기는 화성 표면의 소형 로봇 기기보다 더 정밀하고 정확하게 미묘한 화학적, 광물학적, 형태학적 신호를 감지할 수 있습니다.”
단일 우주선 기기는 특정 기능에 맞게 설계되는 경향이 있지만, 화성에서 가져오는 샘플은 지구에서 사용할 수 있는 현재와 미래의 모든 과학 도구를 사용할 수 있습니다.
다른 미국의 대학 지질과학 조교수는 “하나의 기구를 소형화하고 비행할 수 없다는 것이 아니라, 지구로 돌아온 후 이 암석에서 수행할 수 있는 모든 기기와 분석에 대해 그렇게 할 수 없다는 것입니다.”라고 말합니다.
암석과 토양 샘플에 대해 수행되는 많은 중요한 분석 테스트는 유체를 사용하거나 초미세 나노미터 단위로 절단하는 등 세심한 준비가 필요합니다. 화성에서는 이런 작업이 불가능합니다. 지구의 첨단 연구실은 말할 것도 없고, 단일 지구과학 부서에 있는 모든 장비를 화성으로 가져갈 수도 없습니다. 귀환한 샘플을 가지고 여러 실험실이 협력하여 주요 결과를 검증, 확인, 확인함으로써 중요한 과학적 발견에 대한 여러 증거와 확신을 얻게 됩니다. 이러한 수준의 확실성과 재현성은 과거 생명체의 존재 가능성과 같은 놀라운 결과를 얻기 위해 매우 중요합니다.
생명체를 찾을 수 있습니다.
퍼시스턴스는 한때 강이 고대 호수로 흘러들어갔던 곳에 암석과 퇴적물로 형성된 제제로 분화구의 델타를 탐사하고 있습니다. 델타는 생명체의 흔적을 가두고 보존하는 데 탁월하지만 암석이 너무 약해 화성 운석이 지구로 날아와도 살아남을 수 없습니다. 퍼시버런스의 뱃속에 이미 저장된 샘플에는 탄산염, 실리카, 인산염, 심지어 유기물과 같은 물질이 포함되어 있으며, 이는 생명체의 흔적과 과거 환경의 기록을 저장하는 것으로 알려져 있습니다.
우리가 해야 할 일은 이들을 지구로 돌려보내는 것입니다.
프로젝트 연구자는 “우리는 이제 우주에 우리가 혼자인지에 대한 근본적인 질문에 답할 수 있는 샘플을 얻기 직전입니다.”라고 말합니다. “우리는 이 샘플들을 최첨단 현대 기술로 조사하여 고대 생명체의 증거를 찾을 수 있을 것입니다.”
화성에 대해 배우게 될 것입니다.
현재 화성 암석에 대한 가장 좋은 연대 데이터는 충돌로 인해 붉은 행성에서 폭발해 지구로 떨어진 화성 운석에서 나온 것입니다. 안타깝게도 우리는 이 암석들이 화성에서 어디에서 유래했는지 알지 못하며, 암석 자체도 충돌과 수백만 년 동안의 행성 간 이동으로 인해 심하게 변형되었습니다. 화성에서 가져온 샘플을 신중하게 선별하고 보호함으로써 과학자들은 화성의 특정 위치(물이 있는 제제로 크레이터의 경우)에 대한 정확한 나이와 상세한 역사를 파악할 수 있습니다.
해당 프로젝트의 연구자는 “이 정보는 화성에 물이 언제 흐르고 지구 생명체의 기원과 비슷한 시기였는지를 규명하는 데 매우 중요합니다.”라고 말합니다.
샘플에 대한 고해상도 연구는 제제로 크레이터의 역사를 정리하고, 궁극적으로 '바다의 세계'를 오늘날의 건조한 사막 행성으로 바꾼 화성 기후의 거대한 변화를 포함하여 오래 전에 표면에서 일어난 과정에 대해 알아내는 데 도움이 될 것입니다.
“특히 이러한 측정은 암석과 상호작용한 유체의 구성과 온도에 대한 보다 정확한 아이디어를 제공할 것입니다."라고 과학자는 말합니다. “이를 통해 점토와 염분과 같은 변화 광물이 형성된 조건과 기간에 대해 알 수 있습니다.”
우리 자신에 대해 배우게 될 것입니다.
생명체는 약 35억 년 전에 지구에 생겨났습니다. 날씨와 지질학적 활동은 그 시대의 암석 증거 대부분을 재구성하고 지워버렸지만 화성에서는 그토록 오래된 암석을 쉽게 구할 수 있습니다. 이를 연구함으로써 지구에 생명체가 생겨났을 때 태양계의 환경이 어땠는지 알아볼 수 있습니다. 표면은 거대한 충돌에 의해 지속적으로 폭격을 받았나요, 아니면 대부분 조용했나요? 태양은 태양 플레어와 함께 얼마나 활동적이었을까요? 화성을 보호하는 행성 자기장은 얼마나 강했으며 언제 사라졌을까요?
“이 샘플들은 태양계에 대한 우리의 이해, 내부 암석 행성의 형성과 진화, 다른 태양계와 외계 행성의 형성과 진화 방식, 심지어 우주에서 우리의 위치에 대한 우리의 인식을 근본적으로 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."라고 연구중인 과학자는 말했습니다.
특정 위치의 화성 암석의 정확한 나이를 알면 지금까지 달에서만 보정된 크레이터 계산 모델을 업데이트할 수 있으며, 이는 다른 모든 행성의 표면 나이를 추정하는 데도 사용됩니다. 화성 샘플의 연대 데이터를 추가하면 모든 행성에서 태양계 역사상 주요 사건의 시기에 대한 지식을 구체화하고 개선하는 데 도움이 될 것입니다.
미래를 위한 투자
수명이 한정된 우주 탐사선이 연구한 화성 암석과 달리 지구로 돌아온 샘플은 새로운 세대의 과학자들을 위해 보존할 수 있습니다. 미래에는 샘플이 답할 수 있는 새로운 질문과 현재로서는 상상할 수 없는 방식으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 갖게 될 것입니다.
“미래의 실험실 기기가 개발됨에 따라 샘플은 '계속 주는 선물'이 될 것입니다."라고 과학자들은 말합니다.
예를 들어, 과학자들은 처음에 아폴로 우주비행사가 달에서 가져온 암석에는 물이 없다고 결론지었습니다. 그러나 그 이후 연구를 통해 달의 암석에서 물의 흔적이 발견되었고, 궤도를 도는 우주선은 남극 근처의 영구적으로 그늘진 분화구에서 물 얼음을 발견했습니다.
화성 샘플 귀환은 비용이 많이 들고 어려운 작업이지만, 그만한 가치가 있는 과학적 성과를 거둘 수 있을 것입니다. 오늘 우리가 이 프로그램에 투자하는 것은 미래의 탐험가들에게 큰 도움이 될 것입니다.
“이들은 과학, 수학, 엔지니어링 분야에 진출하여 외계 행성을 탐사하고 화성에 발을 딛고 다른 세계에서 현존하는 생명체를 발견할 다음 세대가 될 것입니다."라고 한 연구자는 말합니다. “우리는 화성에서 이 샘플을 돌려받음으로써 우리 자신과 후손을 위한 과학 혁명의 정점에 서 있습니다.”