화성의 구조

화성은 밤하늘에서 빨간빛을 띠며 맨눈으로도 어렵지 않게 관측이 가능하다. 겉보기 등급은 1.6~3.0 단계이며 태양계 밝기 순서는 태양-달-금성-목성-화성으로 네 번째로 밝은 천체이다. 화성은 약 7%대의 이심률을 갖고 있으며 이보다 큰 행성은 수성이 유일하다. 태양까지의 평균적인 거리는 2억2천만 km이며 공전 주기는 약 687일이다. 지구와 자전축을 비교했을 때 화성은 약 25도 기울어져 있어 지구와 거의 비슷하다. 그렇기 때문에 지구처럼 화성에도 계절이 나타난다.

과거부터 현재까지 인류는 많은 수의 탐사선을 화성에 보냈고 몇몇은 뛰어난 결과를 얻어냈지만, 실패율은 굉장히 높았다. 1960년대 소련은 두 대의 로봇 탐사선을 화성에 보냈지만, 지구궤도에조차 도달하지 못하고 실패했다. 그로부터 2년 뒤인 1962년 소련은 세 대를 더 시도했지만 실패하고 말았다. 두 대는 과거처럼 지구 궤도에 머무르고 끝났고 나머지 한 대는 화성을 돌아오는 동안 지구와의 통신이 끊어졌다. 그리고 1964년 다시 한번 탐사는 실패로 끝났다. 2021년 2월 퍼서비어런스 화성 탐사차가 드디어 화성 착륙에 성공했다. 퍼서비어런스는 2020년 7월 지구를 떠나 2021년 2월에 화성에 도착했다. 퍼서비어런스의 탐사 덕분에 유인 탐사선 계획에 중요한 정보들을 얻을 수 있었다. 무인 착륙에 성공한 파비어런스는 화성의 생명체 존재 여부, 화성의 과거 환경 조사, 화성 대기의 역사 등을 밝히려 노력했다.

태양계에서 4번째 행성이 화성은 수성, 금성, 지구에 이어 4번째 지구형 행성이다. 표면이 붉은 이유는 동양에서는 철의 산화 때문인데 불을 뜻하는 화를 써서 화성이라고 부르며, 서양에서는 로마 신화에 나오는 전쟁의 신 마르스의 이름을 따 Mars라고 칭한다.

화성에서의 물과 생명체 발견에 대한 기대로 탐사선들에 센서들이 탑재되어 보내졌다. 화성에서는 많은 양의 얼음이 발견되었고 생명체가 존재할 가능성이 있다고 주장되었다. 하지만 화성 겉면의 물은 대기압이 낮기 때문에 존재할 수 없다고 밝혀졌다. 이러한 증거와 탐사로 인해 화성이 과거에는 현재보다 생명이 살기에 더 적합한 조건이라고 추정되었지만, 지금까지는 실제 화성에 생명이 존재한 적이 있는가에 대한 정확한 답은 얻지 못하고 있다.

탐사선의 관측과 운석 분석 결과에 따르면 화성의 겉면은 기본적으로 현무암으로 구성되어 있다. 비록 화성 자체 자기장은 없지만 과거 행성 겉면의 일부는 자화된 적이 있는 것으로 관측을 통해 밝혀졌다. 화성의 대기는 변동 폭이 크다. 겨울이 몇 개월간 계속되면 지표의 기온은 매우 낮아져 대기 전체의 25%가 얼어버리며 대기압은 낮아진다. 이후 다시 햇빛이 비치는 계절이 되면 얼었던 이산화탄소가 승화하여 강한 바람을 발생시킨다. 이 바람은 화성의 먼지 등을 이동시키는데 이 현상을 먼지폭풍이라고 한다. 먼지폭풍 현상 때문에 지구에서 관측되는 화성의 모습이 변하게 된다.

화성의 대기가 희박한 이유는 화성이 생성될 때부터 작은 질량으로 인해 중력이 약하기 때문에 기체를 잡아둘 수 없으며 화성의 핵이 식어버린 상태이기 때문에 자기장 또한 매우 약하기 때문이다. 이렇게 약한 자기장으로는 태양풍으로부터 행성을 보호할 수 없기 때문에 대기가 거의 날아가 버려 화성에는 공기가 거의 없는 상태가 되었다. 태양계가 형성되던 시절 초기에는 다른 행성과 똑같이 화성 또한 천체들과의 충돌이 매우 잦았다. 이때 직경 1,000km 정도 되는 거대 소행성과 충돌한 적이 있는데 이 충돌이 화성에는 매우 큰 타격이 되었다. 그리고 이때 생긴 크레이터는 보레알리스 크레이터인데 태양계에서 가장 큰 크레이터이다. 이 크레이터는 화성 표면적의 약 40%를 차지하며 화성 북반구 평균 고도는 남반구에 비교해 4km 가까이 낮아졌다. 화성에는 거대한 것이 또 있는데 바로 올림퍼스 화산이다. 약 22~26km의 높이로 알려져 있으며 태양계에서 가장 거대한 화산이다. 또한 태양계 최대 협곡인 마리네리스 협곡도 존재하는데 깊이가 약 8km에 달하는 거대한 협곡이다.

화성은 지구에서 가까운 행성 중 하나로, 금성이나 수성과 달리 비교적 온화한 환경을 가진 행성이다. 그로 인해 탐사선을 통한 연구가 많이 이루어졌다. 그러나 화성 역시 현재는 생명이 존재할 수 없는 불모지이며 유인 탐사선을 보내기에도 매우 어려운 상황이다.

화성도 지구와 비슷한 약 45억년 전에 생성되어 표면이 전부 물로 덮여 있는 바다 행성이었으며 바닷물 맨 밑에는 용암 바다의 형태를 이뤘다. 하지만 밀도가 낮아 지각이 형성된 후에는 상당량의 수증기가 방출되어 대기에 존재했다.

화성에 대한 탐사는 우주 탐사에서 매우 중요한 부분을 일본, 유럽, 러시아, 미국 등에서 활발히 추진되고 있다. 화성 탐사에 있어 가장 중요한 요소는 발사 시간대이다. 화성과 지구의 공전 주기와 궤도의 차이로 인해 화성에서 지구까지의 거리는 계속해서 변화하는데 이 사이의 거리가 짧아질 때가 탐사대 발사 시간대이다. 발사 시간대 이외에 화성으로 로켓을 발사하면 780일이라는 시간이 지나야 화성에 도달하게 된다.

화성의 두 가지 위성으로 데이모스와 포보스가 있다. 데이모스는 16km의 직경을 갖고 있으며 타원체이며 약 30시간의 공전 주기를 가지고 있다. 포보스는 데이모스보다 큰 27km의 직경을 갖고 있으며 약 7시간 정도의 공전 주기로 돌고 있다.

앞서 말한 것처럼 현재는 화성에는 생명체가 없다고 알려졌지만, 계속되는 생명체에 대한 관심과 인류의 제2 지구라는 생각으로 탐사가 이어지고 있다.

화성의 표면