태양계의 4번째 행성, 화성
화성(火星, Mars)은 태양계의 4번째 행성이며, 4개의 지구형 행성 중 하나이다. 표면의 철의 산화로 붉은색을 띠기 때문에 동양권에서는 불을 뜻하는 화(火)를 써서 화성 또는 형혹성(熒惑星)이라 부르고, 서양권에서는 로마 신화의 전쟁의 신 마르스의 이름을 따 Mars라 부른다. 오늘날 영어에서 3월을 뜻하는 March도 여기서 유래되었다. 지구와의 평균 거리는 7,800만 km이다. 화성의 지름은 지구의 1/2 정도이다. 자전 주기는 지구보다 24시간 37분 22초로 더 길다. 하루가 24시간 37분 22초이다.
매리너 4호가 1965년에 화성을 처음으로 근접 비행을 하기 전까지 과학계 안팎의 사람들은 화성에 대량의 물이 존재하리라고 기대하였다. 이러한 기대의 근거는 화성의 극지방에서 밝고 어두운 무늬가 주기적으로 변화한다는 사실이었다. 1960년대 중반 이전까지 사람들은 농업을 위한 관개수로가 화성에 있으리라 기대했다. 이는 20세기 초·중반의 공상과학 작가들의 상상에 영향받은 것으로, 1950년대 이후의 탐사선에 의한 관측으로 화성 운하는 존재하지 않았음이 밝혀졌다. "달에 토끼가 산다"와 비슷한 주장이다.
물과 생명체의 발견에 대한 기대로 많은 탐사선에 미생물을 찾기 위한 센서들이 탑재되어 화성에 보내졌다. 화성에서는 다량의 얼음이 발견되었고, 생명체가 존재할 가능성이 제기되고 있다. 하지만 화성 표면에서의 액체 상태의 물은 낮은 대기압으로 인하여 존재할 수 없다는 것이 밝혀졌다. 한편 화성의 극관은 물로 구성되어 있어, 이 극관에 존재하는 물은 화성의 표면을 11m의 깊이로 뒤덮기에 충분히 많은 양이 존재한다. 2016년 나사는 화성 표면 안에 얼음이 존재할 것이라고 새로운 발표를 하였다.
화성의 자전 주기와 계절의 변화 주기는 지구와 비슷하다. 화성에는 태양계에서 가장 높은 산인 올림포스 화산이 있으며, 태양계에서 가장 큰 계곡인 매리너스 협곡과 극관을 가지고 있다.
화성은 밤하늘에서 붉은 빛을 띠며 맨눈으로도 쉽게 관측이 된다. 겉보기 등급은 1.6 ~ 3.0등급이며 태양, 달, 금성, 목성 다음으로 하늘에서 가장 밝은 태양계의 천체이다.
특성
화성은 붉게 타는 듯한 외형을 가지고 있다. 화성의 표면적은 지구의 4분의 1밖에 되지 않으며, 부피는 10분의 1밖에 되지 않는다. 화성은 두 개의 작은 위성인 포보스와 데이모스를 가지고 있다. 화성의 대기권은 매우 얇으며, 표면의 기압은 7.5밀리바밖에 되지 않는다. 화성 대기의 95%는 이산화탄소로 덮여 있으며, 이 밖에 3%의 질소, 1.6%의 아르곤과 약간의 산소로 이루어져 있다. 생명체는 없다고 봐야하지 않을까.
지질
궤도선의 관측과 화성 기원의 운석에 대한 분석 결과에 의하면, 화성의 표면은 기본적으로 현무암으로 되어 있다. 화성 표면의 일부는 지구의 안산암과 같이 좀 더 이산화규소가 풍부하다는 증거가 있으나 이러한 관측은 규산염과 같은 유리의 존재를 통해서 설명될 수도 있기 때문에 결정적이지는 않다. 표면의 대부분은 산화철의 먼지로 덮여있다. 화성의 표면에 일시적이나마 물이 존재했다는 결정적인 증거가 있다. 화성 표면에서 발견된 암염이나 침철석과 같이 대체로 물이 존재할 때 생성되는 광물이 발견되었기 때문이다.
화성 지형의 몇 가지 기본적인 특징은 다음과 같다. 화성은 극지방이 얼음과 이산화탄소를 포함하는 얼음 지대로 덮여 있다. 또한 화성에는 발레스 매리너리스(Valles Marineris) 또는 화성의 흉터라고 불리는 태양계에서 가장 큰 [협곡 지대]가 있다. 이 협곡 지대는 4000km의 길이에 깊이는 7km에 이른다.
화성 북반구와 남반구 지형의 비대칭성은 매우 인상적이다. 북쪽 부분은 용암층이 흘러내림으로 인해 평평하고, 남쪽은 고지대에 오래전의 충격으로 인해 구멍이 파이고 분화구가 생겨나 있다. 지구에서 본 화성의 표면은 확실히 두 부분의 구역으로 나뉘어 있다. 먼지와 산화철이 섞인 모래로 뒤덮인 좀 더 창백한 부분은 한때 '아라비아의 땅'이라 불리며 화성의 대륙으로 여겨졌고, 어두운 부분은 바다로 여겨졌다. 지구에서 보이는 가장 어두운 부분은 시르티스 메이저(Syrtis Major)이다. 화성에서 가장 큰 분화구는 헬라스 분지(Hellas impact basin)인데, 가벼운 붉은 모래로 덮여 있다.
대기
화성의 대기압은 0.6에서 1.0kPa로, 지구의 대기 밀도와 비교하면 1/100 정도로 매우 낮다. 대기가 적으므로 기압이 매우 낮고 물이 있더라도 기압 때문에 빨리 증발하게 된다. 과학자들은 과거의 화성은 물이 풍부하고 대기도 지금보다 컸으리라고 추측한다. 대기의 주성분인 이산화탄소가 얼어 거대한 극관을 형성하는 과정이 양극에서 교대로 일어나고 이산화탄소는 눈층을 형성하고 봄이 되면 증발한다.
위성
포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)가 화성의 위성이다. 이들은 늘 달 쪽으로 같은 면을 향하고 있다. 포보스의 화성 주위 궤도가 화성 자체가 자전하는 속도보다 빠르며 아주 서서히 그러나 꾸준히 화성에 가까워지고 있다. 언젠가 미래에는 포보스가 화성 표면에 충돌하게 될 것이라고 예측하고 있다. 반면에 데이모스는 멀리 떨어져 있고 서서히 멀어지고 있다.
두 위성은 모두 1877년 미국인 천문학자 아사프 홀(Asaph Hall)이 발견했고, 그리스 신화에 나오는 마르스의 두 아들의 이름을 따 명명되었다.
생명체
액체 상태의 물의 존재를 가지고 생명 가능성을 논의한다. 이러한 생명 가능성을 논하는 곳은 생명 가능 지대의 안에 존재하는 곳이다. 태양의 생명 가능 지대는 금성을 넘은 곳부터 시작하여 화성 부근까지 존재한다. 화성은 근일점에 도착하였을 때, 이 지대 안으로 들어가게 된다. 하지만 화성의 옅은 대기가 액체 상태의 물이 화성의 표면에 존재하는 것을 막는다. 화성의 과거 물의 흐름은 생명 거주의 가능성을 보여준다.
화성에는 자기권이 없기 때문에 강렬한 태양풍을 막을 수 없다. 또한 화성의 옅은 대기로 인한 낮은 대기압으로 화성의 표면에 액체 상태의 물의 형태가 유지될 수 없다. 지질학적으로 화성의 화산 활동은 종결되어 화성의 내부 화학물질이 화성의 표면으로 순환이 되지 않는다. 이러한 이유로 인하여 화성 생명체의 존재 가능성은 희박하다고 할 수 있다.
화성은 생물이 살기에 부적합한 특성 역시 가지고 있다. 화성의 위치는 태양의 거주 가능 지대보다 0.5 천문단위 정도 멀리 떨어져 있고 물은 얼어 있다.
물론 과거에 물이 흘렀던 적이 있기는 하다. 화성에는 또한 자기권이 없으며 대기가 희박하며, 지각 열류량은 매우 적으며, 외부의 운석 또는 소행성들과의 충돌~ 또는 태양풍으로부터 보호받지 못한다. 낮은 대기압 때문에 얼음은 액체 상태를 거치지 않고 곧바로 기화해버리며, 지질학적으로 사실상 완전히 죽은 행성으로 본다. {화산 활동이 없기 때문에 표면과 행성 내부 사이의 화학 물질과 광물의 순환이 일어나지 않는다} 나도 어릴땐 애니메이션을 보면서 화성에 생명체가 있을거라 믿었던 적도 있었다. 그러나 알고나서 그 환상은 깨졌다.