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[남순건의 과학의 눈] 화성으로의 이주 가능할까/경희대 물리학과 교수

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입력 :ㅣ 수정 : 2021-11-30 03:48 남순건의 과학의 눈 섹션 목록 확대 축소 인쇄
남순건 경희대 물리학과 교수
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▲ 남순건 경희대 물리학과 교수

미국의 몽상가 일론 머스크는 인류가 커다란 재앙으로 일시에 멸망하는 것을 막기 위해서는 여러 행성에 퍼져 살아야 한다고 주장하면서 첫 단계로 화성으로 100만명 정도의 이주를 꿈꾸고 있다. 그의 계획에 따르면 2026년까지 화성에 대규모의 사람을 보낸다고 한다. 북극, 사막, 정글, 고산지대 등 다양한 지구 환경에 적응해서 살아온 인간이니, 어쩌면 화성 개척도 꿈꿔 봄 직하다. 그러나 과학적으로 조금만 생각해 보면 극복해야 할 문제들이 너무나도 커서 실현 불가능해 보인다.

우선 첫 번째가 에너지 문제다. 화성에서는 지구에서 받는 태양에너지의 40%밖에 얻을 수 없고 며칠씩 계속되는 먼지 폭풍 때문에 그 효율은 더 떨어진다. 화성에는 약간의 대기가 있으나 지구대기압의 0.6%밖에 되지 않으므로 풍력발전도 불가능하다. 물론 화석연료도 없기 때문에 에너지를 얻기 위해서는 결국 지구에서 가져간 원자력 연료로 시작해야 할 것이다. 물론 원자로의 재료도 지구에서 다 가져가야 하니 그 작업이 만만치 않을 것이다.

두 번째로는 숨쉴 수 있는 공기가 없다는 것이다. 어차피 화성의 대기로는 호흡을 할 수도 없거니와 초미세먼지까지 가득 차 돌아다닌다. 지구 대기에는 20% 정도의 산소가 있는데 화성 대기는 96%가 이산화탄소이다. 산소는 0.15%밖에 되지 않아 인간은 물론 지구에서 가져간 어떠한 생물도 살 수 없는 환경이다. 초기에는 지구에서 가져간 산소와 질소로 외부 대기압보다 높은 기압을 가지고 있는 잘 밀폐된 구조물 속에 갇혀 지내야 할 것이다. 궁극적으로 효율적인 인공광합성 장치를 설치해 화성의 이산화탄소를 산소와 탄소로 바꾸는 것이 필요하겠지만, 1.9%밖에 되지 않는 질소를 추출해 지구의 대기와 비슷하게 산소와 섞는 것도 많은 에너지를 필요로 할 것이다.

세 번째로는 화성 지표면에서의 방사선 양은 지구의 50배 정도이다. 태양에서 계속 날아오는 입자들은 세포를 파괴할 수 있는 방사선이다. 태양에 더 가까운 지구는 지구자기장과 두꺼운 대기층 덕분에 생물체들이 보호받고 있다. 그런데 화성의 자기장은 훨씬 약하고 대기층도 얇아 태양에서 오는 모든 입자의 절반에 해당하는 엄청난 방사선이 표면에 도달한다. 화성 표면으로 나갈 일이 있으면 두꺼운 우주복이 필수적이다. 거주 시설도 외부 방사능에서 잘 보호돼 있어야 하고 외부의 기체가 유입되지 않도록 해야 한다. 어쩌면 창문이 없는 지하시설에 살아야 할지도 모른다.
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네 번째는 식량 문제이다. 식물을 재배해야 하는데 화성에는 다행히 극지에 얼음 형태로 물이 있다. 물을 전기분해해서 호흡에 필요한 산소를 만들고, 화성에서 수소차 운행에 필요한 연료를 만들 수 있을 것이다. 문제는 토양이다. 화성의 토양에는 로켓의 고체연료 산화제로 쓰이는 과염소산염이 많다. 이는 박테리아도 죽어버릴 정도로 독성이 강하다.

마지막으로 사실상 지하생활을 해야 하는 화성 거주가 가치 있는가 하는 점이다. 야외 활동은 거의 불가능하고 모든 것의 생산은 엄청난 비용이 발생한다. 지구와의 교통은 두 행성이 가까워졌을 때 2년에 한번 정도나 가능할 것이다. 이런 환경에서 발생하는 심리적, 의학적 문제 등의 해결도 중요하다.

화성에 인간의 정착을 도와줄 화성인이 있다면 화성이주가 성공할 수 있겠지만, 척박하기만 한 화성으로의 이주는 아직도 꿈과 의욕만 가지고는 이룰 수 없을 것 같다.
2021-11-30 29면
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