화성에는 왜 바다가 사라졌을까

 

태양계에서 지구와 가장 비슷한 행성으로 꼽히는 화성은 한때 물이 풍부했던 행성이었다는 증거가 계속 발견되고 있다. 지금의 화성은 건조하고 차가운 붉은 사막이지만 과거에는 강이 흐르고 바다가 존재했을 가능성이 매우 높다. 그렇다면 화성의 바다는 왜 사라졌을까. 이 질문의 핵심에는 행성 대기의 진화라는 중요한 과학적 이야기가 숨어 있다.

 

과거 화성은 물이 흐르던 행성이었다

화성 표면에는 강줄기처럼 보이는 지형과 삼각주 흔적, 침식된 계곡이 광범위하게 남아 있다. 이러한 지형은 단기간의 사건이 아니라 오랜 시간 동안 액체 상태의 물이 흘렀다는 것을 의미한다. 특히 북반구 저지대는 과거 거대한 바다였을 가능성이 높다고 여겨진다. 위성 관측과 로버 탐사 결과에 따르면 화성에는 수십억 년 전 상당한 양의 물이 존재했다.

행성 대기가 물을 지키는 이유

행성에 바다가 유지되기 위해서는 적절한 대기압과 온도가 필수적이다. 대기는 태양 복사 에너지를 가두어 표면 온도를 유지하고 물이 증발하지 않도록 보호하는 역할을 한다. 지구의 경우 두꺼운 대기와 자기장이 태양풍으로부터 대기를 지켜주며 물을 안정적으로 유지해 왔다. 반면 화성은 이 보호막을 오래 유지하지 못했다.

화성 대기가 사라진 결정적인 원인

화성은 지구보다 질량이 작고 중력이 약하다. 이로 인해 대기를 붙잡는 힘이 상대적으로 부족했다. 또 하나 중요한 요인은 자기장의 소멸이다. 초기 화성에는 지구와 비슷한 자기장이 있었지만 행성 내부가 빠르게 식으면서 자기장이 사라졌다. 자기장이 사라지자 태양에서 날아오는 강력한 태양풍이 화성 대기를 직접적으로 깎아내기 시작했다.

태양풍은 고에너지 입자의 흐름으로 대기 분자를 우주 공간으로 날려 보내는 역할을 한다. 수억 년에 걸쳐 이 과정이 반복되면서 화성의 대기는 점점 얇아졌고 결국 현재와 같은 희박한 상태가 되었다. 대기압이 낮아지자 액체 상태의 물은 안정적으로 존재할 수 없게 되었다.

바다는 어떻게 사라졌을까

대기가 얇아지면서 화성 표면의 물은 빠르게 증발했다. 증발한 수증기는 태양 자외선에 의해 분해되어 수소와 산소로 나뉘었다. 이 중 가벼운 수소는 중력의 영향에서 벗어나 우주 공간으로 쉽게 탈출했다. 산소 일부는 지표의 암석과 결합해 산화 철을 만들었고 이것이 화성이 붉게 보이는 이유 중 하나다.

결과적으로 화성은 물을 다시 생성할 수 없는 상태가 되었고 바다는 점차 완전히 사라졌다. 일부 물은 지하 얼음 형태로 남아 있지만 지표 위를 흐르던 바다는 더 이상 존재하지 않는다.

행성 대기 진화가 주는 교훈

화성의 사례는 행성 대기가 얼마나 중요한지를 잘 보여준다. 대기는 단순한 공기층이 아니라 행성의 기후와 생명 가능성을 좌우하는 핵심 요소다. 지구가 오랜 시간 생명체가 살 수 있는 환경을 유지한 것도 안정적인 대기와 자기장 덕분이다.

화성 연구는 외계 행성 탐사에도 중요한 기준을 제공한다. 다른 별 주위를 도는 행성에서 생명 가능성을 판단할 때 대기 두께와 자기장 존재 여부가 핵심 지표로 활용된다. 화성의 과거는 지구의 미래를 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공한다.

화성 탐사가 계속되는 이유

현재 진행 중인 화성 탐사는 과거 바다의 흔적과 대기 손실 과정을 더 정확히 밝히는 데 초점을 맞추고 있다. 이는 단순히 화성을 이해하는 것을 넘어 태양계 전체의 행성 진화를 이해하는 데 큰 의미가 있다. 화성의 잃어버린 바다는 우주 속에서 행성이 어떻게 변해가는지를 보여주는 대표적인 사례다.

언젠가 인류가 화성에 거주하게 된다면 과거의 대기와 물을 잃은 이유를 이해하는 것이 반드시 필요하다. 행성 대기의 진화 이야기는 인류의 미래 우주 진출과도 깊이 연결되어 있다.