화성 및 외계 행성 이주에 대해

화성 및 외계 행성 이주에 대해

화성 및 외계 행성 이주에 대해

지구의 종말은 시간문제

앞으로 시간이 문제이지, 언젠가 인류는 아니 지구는 종말을 맞게 됩니다. 이런 현실을 반영해서 지구를 탈출한 뒤 다른 행성으로 이주하는 등의 영화들이 많이 나온 상태인데요. 영화만 보더라 토털리콜, 마션 외에도 10분 정도만 생각해도 10개 이상은 뽑을 수 있을 겁니다

극복해야 하는 문제점

인간을 태우고 화성으로 떠날 안전하고 완벽한 우주선이 개발된다고 해도 화성의 물리적 특성이 지구와 달라서 (지름은 지구의 약 절반이며 표면 중력은 지구의 약 0.4배, 공기는 매우 희박해서 지구의 약 1/60 수준) 극복하거나 적응해야 하는 문제들이 많겠죠 그리고 잘 아시듯, 달이나 화성 등, 외계 행성의 환경은 지구와 너무 다를 게 뻔하기에 외부 환경으로부터 인체를 철저하게 지켜야 하겠죠! 오래전부터 외부와 고립된 환경에서 자신들만의 힘으로 생존할 수 있을까 하는 실험들이 있었습니다. 5㎥ 정도의 금속으로 된 밀폐된 공간에 (대략 5 mx5 m 정도의 방이라고 생각하면 될까요?) 해조류를 키우는 바이오 허파라 부르는 탱크를 연결 후 이곳에서 사람이 내뿜는 이산화탄소를 얼마나 효율적으로 산소로 바꿔주는지에 대해 실험이 있었고, 1970년대는 구소련 시베리아에 이 보다 조금 더 넓은 315㎥ 공간을 지하에 설치한 다음에 이곳에 3명의 연구원이 클로렐라라는 조류가 만들어내는 산소를 이용해서 6개월 정도 생활하는 실험에 성공한 적도 있었습니다.

바이오스피어 실험

실험의 목적은 인간이 외부의 개입 없이 자급자족할 수 있는 생태계를 만들 수 있는지 알아보고자 하는 실험인데요. 일단 지구 환경과 비슷하게 하기 위해서 열대우림, 사막, 사바나, 습지 등 각각의 생태계를 모방한 구역으로 만드는 등 공을 많이 쏟은 연구 단지예요 실험 초반에는 별다른 문제가 없었지만, 실험 후 약 6개월 정도 지나자 돔 내부의 산소 농도가 급격하게 떨어지고 반대로 이산화탄소 농도가 올라가는 위험한 현상이 발생합니다. 그리고 그 외에 인공 산을 만들기 위해 사용된 콘크리트가 이산화탄소까지 흡수하게 되자 산소는 물론 이산화 탄소까지 줄어들게 됩니다 결국 산소감소 -곤충 수 감소 -식물 감소 -동물 감소 - 인간 생활의 질 저하 - 연구자들의 스트레스 이런 테크트리를 타게 됩니다. 잘 아시다시피 결과적으로 연구는 파국을 맞고 실험이 중단되겠죠 일단 이 실험의 책임자 존 알렌은 연구가 중단되었지만 그 과정에서 많은 자료를 얻을 수 있어서 무작정 실패라고 단정 하기는 어렵다고 합니다 이와 비슷한 실험으로는 미국 하와이 마우나로아의 화산 주변에 화성 기지와 비슷하게 꾸며진 약 30평짜리 인공 구조물에서 테스트 중인 HI-SEAS라는 연구도 있습니다

계속되는 연구

당연히 화성 및 달 또는 외계행성에서의 생활을 모의 시뮬레이션 하는 연구로 현재도 진행 중인 건으로 압니다. 일단 생명체 거주 가능 행성이라고 해도 지구와는 전혀 다른 환경임은 어려움 없이 추측 가능한데요 외계 행성에서의 생활에는 우리가 동물이기에 생명에 필요한 호흡활동이 반드시 필요하겠죠? 보통 호흡 통해 배출한 이산화탄소는 유기물 형태로 식물에 유입되고 먹이 사슬에 따라 다시 생물이 에너지를 얻기 위한 호흡에 사용되는 탄소 순환을 하게 됩니다. 그리고 배설물등 토양 속 또는 대기 중의 질소가 세균 등 여러 중간자를 통해 단백질, 핵산 등 유기 화합물이 되어 순환하는 질소 순환도 필요하고요. 기타 광합성등 식물을 통해 순환되는 ATP 대사등 하나라도 없으면 지속적인 거주가 어렵게 되겠죠? 보통 산소는 물을 전기분해 하면서 얻게 되는데 화성에 물을 잔뜩 가지고 간다거나 하는 방식은 효율적이지 못하기에 버티기 어려울 것 같습니다.

새로운 아이디어

즉 달이나 행성 표면의 미세한 흙먼지(?)를 보통 레골리스(regolith)라 하는데 이것들의 성분을 분석해 보니 철과 규소 외에 약 40% 정도가 산소로 이루어졌다는 걸 알아냈습니다. 이론적으로는 고체 형태로 존재하는 산소를 분리할 수 있다면 산소를 얻을 수 있다는 이야기가 되겠죠? 그래서 바로 연구에 착수합니다. 철이 함유된 화합물에서 산소를 분리하기 위해서는 대략 1500도 이상의 높은 열이 필요한데요 이 작업을 외계 행성에서 시행은 어려운 문제였습니다 이 문제를 해결하려고 나사 가는 고민을 거듭했습니다. 그래서 완벽한 건 아니지만 그나마 나온 해법이 이 레골리스에 수소와 메탄을 혼합하면 조금 더 낮은 섭씨 1,000℃에서 레골리스를 기화시켜 물을 추출할 수 있고 다시 물을 전기분해 하면 산소를 얻을 수 있다는 걸 실제 실험으로 알아냅니다. 당연히 1천 도가 낮은 온도는 아니지만 그래도 어느 정도 연구를 계속한다면 더 낮은 온도에서 효율을 극대화시켜 원하는 결과를 얻을 수 있다는 희망을 보게 됩니다.

화성에서의 생활은 지하생활이 답인가

자주는 아니지만, 가끔 일어나는 화성의 거대한 모래 폭풍 오존층이 없는 위험한 대기 그리고 낮은 온도 이런저런 문제를 생각하면, 행성의 표면보다는 지하에서 생활하는 게, 더 현명하다고 과학자들이 말하고 있습니다. 화성까지 가는 효율적인 궤도를 찾다 보면 도착하기까지는 몇 개월이 그리고 돌아올 수 있다고 해도 오는 데만 약 2년이라는 시간이 필요한데요, 기술적인 문제에 앞서 오랜 시간을 밀폐된 공간에서 버텨야 하기에, 인간이 얼마나 잘 버텨주는가에 성패가 달렸다고 보는 학자도 있습니다. 모든 것을 자급자족 해야 하며 예상 못한 변수들이 너무나 많은 행성 이주 계획과 그곳에서의 삶은 아직 멀지만 희망을 가질 수 있을 것 같습니다.