홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수
달 표면의 온도 변화가 최대 250도 이상임을 감안해 보면 지구는 여전히 인간 생존에 이상적인 환경을 제공하고 있는 셈이다. 지구의 이런 이상적인 기온은 태양과의 적절한 거리, 그리고 지구를 감싸고 있는 대기 덕분이다.
태양으로부터 오는 복사 에너지가 지구 대기에 의해 적절한 수준으로 유지되고 있는 것이다. 물도 액체 상태로 유지될 수 있다. 생명의 원천이 되는 물은 고작 0~100도에 이르는 좁은 온도 구간에서만 액체로 존재할 수 있다. 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 범위인 생명가능지대는 지구와 태양 간 거리의 95~115%에 이르는 지역으로 화성이 그 경계에 위치하고 있다.
현재 진행 중인 화성 표면 탐사는 생명체의 존재 가능성을 파악해 보는 좋은 기회가 되고 있다. 수십억년 전 화성 생성 초기에는 지구와 같은 바다와 강이 있었고 상당량의 물이 존재했을 것으로 추정된다. 지금의 화성은 과거 존재하던 물이 80%가량 이미 소실됐고 대기 중 수증기 형태와 극지역 지표 아래에 얼음 형태로 일부 남아 있는 것으로 알려졌다.
최근 연구에 따르면 화성 대기 상층부에서 벌어지는 자외선에 의한 물분자 분리가 원인으로 지목되고 있다. 지구에 없는 이런 현상이 나타나는 원인은 타원율이 큰 화성의 긴 공전궤도 때문이다. 화성의 공전궤도는 화성과 태양 간 거리가 가장 짧을 때와 가장 멀 때 거리 차가 4200만㎞이다. 이로 인해 화성 남반구와 북반구 여름 간에 큰 기온 차가 발생한다.
화성과 태양 간 거리가 가장 짧을 시기에 여름을 맞는 화성 남반구에서는 태양 복사 에너지의 증가로 다량의 수증기가 발생하고 고도 160㎞에 이르는 거대한 수증기 상승 현상이 나타난다. 이 수증기띠는 대류 현상으로 남반구에서 북반구 극지역까지 이동하게 된다. 이 과정에서 태양의 자외선 복사로 물분자가 수소와 산화수소로 분리되고 수소 분자는 우주공간으로 지속적으로 유출된다. 화성에서 주기적으로 발생하는 먼지 폭풍으로 수증기가 고층 대기로 보다 쉽게 이동하게 되면서 이런 수소 분자 이탈 현상이 가속화되고 있다. 현재 화성에 얼마 남지 않은 물도 앞으로 지속적으로 감소될 것으로 예측되는 이유이다.
이런 사실을 보면 지구가 인간에게 얼마나 우호적이고 이상적인 환경인지 새삼 깨닫게 된다. 우주의 수많은 별들 중에 지구가 있다는 것에 감사함을 넘어 경외심마저 든다. 이번 여름 더위도 얼마 남지 않았다. 우리에게 둘도 없는 천생연분인 지구를 만나, 평생 함께 살아갈 수 있다는 벅찬 마음으로 이 남은 여름 기쁘게 보내련다.
2019-08-20 29면