지금 지구는 여러 가지 환경적인 문제와 기후 문제로 심각한 위기에 처해있습니다. 이로 인해 외계 행성에 대한 개척이 현실화되면서 화성 이주에 대한 관심이 높아지고 있는데 그중 첫 번째 거주지로 주목받는 후보지인 화성에 대해 이해하는 것이 필요해졌습니다. 이 글에서는 거주지로서의 지구와 화성의 차이점, 자기장과 토양의 특성, 화성거주 가능성에 대해 집어보겠습니다.
지구와 화성의 기본적 차이점
붉은 행성으로 불리는 화성은 태양계에서 지구의 가장 가까운 이웃이지만, 환경은 매우 달라 여러 면에서 차이점이 드러나고 있습니다. 화성은 지구 직경의 약 53%이며, 표면적은 지구의 약 28%에 해당합니다. 이러한 크기 차이로 인해 화성의 중력은 지구의 38%에 불과하여, 80kg의 사람이 화성에 가면 30kg 정도의 무게를 느끼게 됩니다. 대기 환경도 큰 차이를 보이는데, 화성의 대기는 대부분이 이산화탄소입니다. 흥미로운 점은 화성의 대기압이 지구의 1% 미만이라 물이 끓는점이 3도에 불과하다는 것입니다. 이러한 이유로 화성에는 액체 상태의 물이 지표면에 존재하기 어렵습니다. 기온도 극심한 차이를 보이는데, 적도 지역의 낮 최고 기온이 20도까지 올라가더라도 밤에는 영하 73도까지 떨어질 수 있습니다. 이러한 극심한 일교차는 지표면의 암석을 부스러뜨리고 모래 입자를 만들어내는 원인이 됩니다. 계절의 변화 또한 지구와는 매우 다른데, 이는 화성의 자전축 기울기가 25도로 지구의 23.5도보다 약간 크기 때문입니다. 또한 화성의 공전 궤도가 지구보다 타원에 가까워 계절 변화가 더욱 극단적으로 나타납니다. 특히 주목할 만한 점은 화성의 대기 현상입니다. 희박한 대기에도 불구하고 최대 시속 400km에 달하는 강력한 먼지폭풍이 발생하며, 이는 수개월간 지속될 수 있습니다. 이러한 먼지폭풍은 태양광 발전에 의존해야 하는 미래 화성 기지에 심각한 위협이 될 수 있습니다.
자기장과 토양 특성
화성 환경의 가장 큰 약점은 자기장의 부재입니다. 지구는 녹은 철이 흐르는 외핵이 만드는 강력한 자기장 덕분에 생명체를 우주 방사선으로부터 보호받고 있지만, 화성은 내부가 식어버려 이러한 보호막이 거의 없습니다. 화성의 자기장은 지구의 0.02% 수준에 불과한데, 이는 과거 화성의 핵이 냉각되면서 다이나모 효과가 멈췄기 때문입니다. 이로 인해 화성의 대기는 지속적으로 태양풍에 의해 우주 공간으로 날아가고 있으며, 지표면은 치명적인 우주 방사선에 그대로 노출되어 있습니다. 화성의 토양은 특이한 특성을 가지고 있는데, 가장 눈에 띄는 것은 붉은색입니다. 이는 토양에 포함된 산화철 때문이며, 지구의 녹슨 철과 비슷한 성분입니다. 화성 토양에는 과산화수소와 염소산염 같은 강한 산화제가 포함되어 있어 그대로는 식물 재배가 불가능합니다. 더구나 유기물이 거의 없고 질소와 인과 같은 필수 영양소도 부족합니다. 최근 연구에 따르면 화성 토양은 납, 비소 등 중금속도 포함하고 있어 정화 과정이 필요할 것으로 보입니다. 그러나 흥미로운 점은 화성의 토양에서 발견되는 과염소산염이 적절히 처리되면 오히려 산소 생산의 원료로 활용될 수 있다는 것입니다. 또한 최근 발견된 지하 얼음층은 물 공급원으로서의 가능성을 보여주고 있습니다.
화성 거주 가능성
화성 거주의 가능성이라는 인류의 과제는 다양한 기술적 해결책을 필요로 합니다. 가장 시급한 문제는 방사선 방호인데, 연구진들은 지하 동굴이나 용암 튜브를 활용한 거주지 건설을 제안하고 있습니다. 이러한 자연 구조물은 최소 2미터 이상의 암석층으로 방사선을 차단할 수 있습니다. 산소 공급 문제는 이산화탄소 전환 장치를 통해 해결할 수 있는데, 실제로 NASA의 실험에서 화성 대기에서 산소를 생산하는 데 성공했습니다. 물 공급은 극지방의 얼음층을 활용하거나, 최근 발견된 지하 염수 호수를 정화하는 방법이 연구되고 있습니다. 식량 생산을 위해서는 특수 처리된 화성 토양이나 수경재배 시스템이 필요한데, 실험실 연구에서 화성 토양 모사체에서 감자와 상추 등의 재배에 성공했습니다. 에너지 공급은 태양광과 원자력의 조합이 유력한데, 특히 소형 원자로는 먼지폭풍 시기에도 안정적인 전력을 공급할 수 있습니다. 의료 시스템도 중요한 과제인데, 3D 프린팅 기술을 활용한 의료용품 생산이나 AI 기반 원격 진료 시스템이 해결책으로 제시되고 있습니다. 한편 저 중력이 인체에 미치는 영향도 지속적으로 연구되고 있는데, 특히 뼈와 근육의 약화, 시력 저하, 면역력 감소 등의 문제를 해결해야 합니다.