이석원 기자
화성은 지구 옆에 위치한 행성이지만 인간이 살기에는 적합한 환경은 아니다. 화성을 지구와 같은 환경으로 바꾸는 테라포밍을 수행하려면 어떤 게 필요할까.
화성은 건조하고 작물 육성에 적합한 토양이 없다. 대기는 얇고 호흡하기 어려우며 항상 방사선이 쏟아진다. 화성을 인류가 살 수 있는 행성으로 바꾸려면 산소가 21%, 질소 79%, 이산화탄소가 몇 %로 평균 기온 14도, 기압이 1바인 지구와 같은 대기를 만들 필요가 있다. 또 바다와 강을 만들어 생물이 서식할 수 있는 풍부한 토양이 되어야 한다. 대기 생산이나 토양 형성은 상당히 곤란하지만 거대한 레이저를 이용해 용이하게 할 수 있다고 한다. 화성 지하와 극지 빙관에 수분이 포함되어 있으며 얕은 바다를 만들기에는 충분한 양이 있다고 한다. 화성 광물에는 대량 산소와 이산화탄소가 결합되어 있다.
이런 수분과 기체를 공기 중으로 방출하려면 열분해를 해 태양과 동등한 고온에서 화성 표면을 녹여야 한다. 현재 지구상에서 가장 강력한 레이저는 ELI-NP로 10페타와트 출력 빔을 1조분의 1초 조사할 수 있다.
화성 표면을 녹이려면 ELI-NP 2배 전력을 가진 레이저를 연속 작동시켜야 하며 ELI-NP로는 힘이 부족하다. 가장 간단한 방법으로는 미국 11배 크기 거울 열을 우주에 형성해 화성을 녹이기에 충분한 태양광을 모아 조사하는 방법이 소개되고 있다.
실제로 레이저가 화성 표면에 조사되면 표면 8m를 녹여 입방미터당 750kg 산소와 50kg 이산화탄소가 발생한다. 레이저 조사가 끝나면 실리콘이나 철 등 원소 재가 눈이 되어 내려 지중 수분이나 극지 빙관이 수증기가 되어 구름을 형성해 행성 전체에 비가 내린다. 이 비는 대기 중 유해 가스나 염소 같은 유해 원소를 제거하는 작용이 있어 지구보다 염분 농도가 높은 바다가 형성된다.
산소를 포함한 대기를 만들려면 50년간 레이저를 계속 조사할 필요가 있다고 한다. 하지만 형성된 대기는 거의 100% 산소로 이뤄져 호흡이 곤란하고 상당히 타오르기 쉽고 인간이 생활하기 어렵다. 지구와 비슷한 대기를 만들려면 거의 100% 질소 대기로 덮인 토성 위성인 타이탄에서 화성으로 질소를 운반해야 한다.
질소를 운반하려면 타이탄으로 대기를 흡입, 압축해 화성으로 날릴 대규모 공장을 건설해야 한다. 지구와 유사한 대기 형성에는 테라포밍을 시작해 100여 년이 필요하다. 이렇게 대기와 바다가 완성되어도 사막처럼 생물이 존재하지 않고 새롭게 생물권을 만들어야 할 필요가 있다.
첫째 바다에 식물 플랑크톤을 뿌려 번식시킨다. 이후 동물성 플랑크톤과 어류를 번식시켜 바다 생태계를 만든다. 한편 육상 식물 번식은 상당히 어렵다. 식물 번영에는 지표 영양이 필요하지만 화성 지표에는 영양이 없다. 따라서 화성 진흙으로 질소 고정균을 키우고 식물 영양을 만들어야 한다.
화성이 안정된 환경이 되려면 수백 년이 걸리며 마침내 인류가 살 수 있는 환경이 갖춰지게 된다. 하지만 지구와 달리 화성 핵에는 자기장이 없기 때문에 태양풍이나 우주선으로부터 몸을 지키기 어렵다. 따라서 원자력 발전으로 움직이는 거대한 초전도 링을 화성 훨씬 전방에 설치해 태양풍을 옆으로 받아 흐르는 방법을 취해야 한다. 이렇게 화성 테라포밍에는 방대한 작업과 자원이 필요하며 수백 년에서 수천 년이 걸릴 수 있다.
정용환 기자
이원영 기자
