현재 태양계에서 지구 외에 많은 사람들이 일정 기간 동안 살 수 있는 곳은 없지만 일부 사람들은 테라포밍을 통해 화성을 거주 가능하게 만들 수 있다고 믿는다.

테라포밍 화성

테라포밍은 행성이나 달을 인공 기지 밖에서 인간의 생명을 지탱할 수 있을 만큼 충분히 지구와 비슷하게 만드는 가상의 과정이다. 즉, 숨 쉴 수 있는 대기, 액체 상태의 물, 견딜 수 있는 온도를 의미한다. 암을 유발하는 우주 방사선이 많지 않은 것도 도움이 될 것이다.

화성은 일반적으로 거리 및 기타 특성 측면에서 지구와 상대적으로 가깝기 때문에 테라포밍의 가장 실행 가능한 후보로 간주된다. (금성은 크기가 지구에 더 가깝지만 밤의 온도가 약 800F로 엄청나게 뜨겁고 지구보다 90배 이상 큰 대기압을 가지고 있다.)

화성의 궤도는 지구와 비교적 가깝고 표면에 물(적어도 얼음)이 있는 지구형 행성이다. 그리고 먼 과거에는 화성이 한때 표면에 액체 상태의 물이 많았고 더 두껍고 따뜻한 대기가 있었을 가능성이 있다.

하지만 오늘날 화성을 인간이 거주할 수 있는 곳으로 만들려면 지구에 대해 많은 변화가 필요하다.

붉은 행성의 가장 큰 문제 중 하나는 얇은 대기이다. 지구의 두꺼운 대기는 태양 복사로부터 우리를 보호하고 우리가 생존하는 데 필요한 산소를 제공한다. 과학자들은 화성이 한때 두꺼운 대기를 가지고 있었다고 믿지만, 현재는 지구보다 밀도가 1% 미만이며 산소는 지구의 21%에 비해 1% 미만이다.

이 얇은 대기는 열이 화성 표면에서 쉽게 빠져나갈 수 있게 하여 평균 기온이 이미 -85°F인 화성의 거친 온도 변동으로 이어진다.

국립항공우주박물관(National Air and Space Museum)의 행성 과학 및 탐사 큐레이터인 매튜 신델(Matthew Shindell)은 “화성에 서 있다면 발이 있는 곳과 머리가 있는 곳 사이에 화씨 15-20도(화씨)의 온도 변화가 있을 수 있다.”고 말했다.

지구와 화성의 또 다른 주요 차이점은 우리 행성이 자기장으로 둘러싸여 있다는 것이다. 이것들은 우주 방사선과 우리의 대기를 빼앗을 수 있는 태양풍으로부터 우리를 보호하는 "자기권"을 만든다. 화성은 약 40억년 전에 자기권을 잃었기 때문에 화성에 새로운 대기권을 만들 수 있다고 해도 자기권 없이는 오래 가지 못할 것이다.

그렇다면 화성을 테라포밍하여 이러한 문제를 어떻게 극복할 수 있을까?

자기권 구축

화성은 지구와 마찬가지로 5개의 라그랑주점을 가지고 있는데, 이 점은 행성과 태양의 중력이 끌어당기는 힘이 작은 물체가 행성과 함께 태양 주위를 공전하게 하는 일종의 평형을 이루는 곳이다.

2017년 당시 NASA 행성과학부의 책임자였던 제임스 그린(James Green)은 화성과 태양 사이의 라그랑주 지점에 자기장을 생성하는 장치를 배치할 것을 제안했다. 이 "자기 차폐"는 인공 자기권으로 효과적으로 기능하여 대기를 파괴하는 태양풍이 붉은 행성에 도달하는 것을 방지한다.

그린(Green)은 2022년 뉴욕 타임즈에 "스트리핑을 중단하면 [대기] 압력이 증가할 것"이라고 말했다. "화성은 스스로 테라포밍을 시작할 것이다."

"그것이 우리가 원하는 것이다. 지구가 할 수 있는 모든 방법으로 여기에 참여하는 것이다."라고 그는 계속했다. "압력이 올라가면 온도가 올라간다."

인공 자기권이 주어졌을 때 시간이 지남에 따라 화성이 어떻게 보일지 보여주는 아티스트 렌더링. 이미지 출처: NASA

가스 방출

우리가 (불행히도) 지구에서 배운 것처럼, 행성 대기의 온실 가스 양을 늘리는 것은 지구를 두껍게 하고 표면을 가열하는 또 다른 방법이며, 화성에 대해 동일한 작업을 수행할 수 있는 몇 가지 제안된 방법이 있다.

NASA 제트 추진 연구소의 전 소프트웨어 시스템 설계자인 케이시 핸머(Casey Handmer)는 햇빛으로 추진되는 장치인 태양 돛 함대를 화성에 보낼 것을 제안했다. 그런 다음 지구의 얼어붙은 CO2에 여분의 햇빛을 반사하여 대기를 승화시키고 두껍게 만들 수 있다.

SpaceX의 CEO인 일론 머스크는 화성 극지방 만년설에 핵폭탄을 투하하여 CO2와 또 다른 온실 가스인 수증기를 방출할 수 있다고 제안한 것으로 유명하다. 이 계획은 이론상으로는 효과가 있을 수 있지만 필요한 핵무기의 수(~10,000개)와 역효과를 내어 화성에 핵겨울을 일으킬 가능성이 있다는 비판도 받았다.

일부 전문가들은 화성에 얼어붙은 CO2가 지구를 상당히 온난화시키기에 충분하지 않다고 말한다. 따라서 다른 제안에서는 화성에 온실 가스를 방출하는 공장을 짓거나 암모니아가 풍부한 소행성의 방향을 바꾸어 행성에 충돌하여 가스를 대기로 방출하도록 제안한다.

호수 만들기

모든 테라포밍 제안이 모든 화성을 사람들이 거주할 수 있는 곳으로 빠르게 만드는 것을 목표로 하는 것은 아니다. 일부는 더 작게 시작하여 붉은 행성의 일부만 재구성할 것을 제안한다. 가장 급진적인 것 중 하나는 MATT(화성 테라포머 전송 Mars Terraformer Transfer) 개념이다.

2017년 레이크 매튜 팀(Lake Matthew Team)이라는 연구 그룹이 공개한 이 계획은 또한 소행성의 방향을 바꾸어 화성 표면에 충돌하도록 제안한다. 이 경우 목적은 소행성 충돌로 따뜻해진 분화구를 만들어 지역의 얼음을 녹이고 액체 상태의 호수를 만드는 것이다. 이 호수는 화성 정착을 지원하는 데 도움이 될 수 있다.

레이크 매튜(Lake Matthew) 팀은 "이전 주거용 구조물(거실) 설계는 수천 입방미터로 제한되었지만 MATT 거주용 건물은 수백만 입방미터(경기장 규모 이상)까지 확장할 수 있다."라고 썼다.

붉은 행성 너머

화성을 테라포밍하기 위한 이러한 아이디어 중 어느 것도 제안 단계를 넘어서는 것이 없으며 화성을 지구 2.0으로 바꾸는 것은 궁극적으로 불가능할 수 있지만 화성은 우리의 유일한 선택이 아니다.

일부 과학자들은 오늘날 극도로 열악한 기후에도 불구하고 금성을 테라포밍하려는 시도가 더 나을 것이라고 제안했다. 금성은 일반적으로 화성보다 지구에 더 가깝고 중력은 지구의 90%이다. 즉, 낮은 중력과 관련된 건강 문제는 그다지 두드러지지 않을 것이다(화성의 중력은 지구의 약 1/3에 불과하다).

금성은 사람에게 너무 덥지만 차양으로 식힐 수 있고 붉은 행성과 달리 이미 짙은 대기를 가지고 있다. 화성과 마찬가지로 산소 함량을 높여야 하지만 금성의 밀도 문제는 실제로 화성과 정반대이다. 대기압을 대폭 낮춰야 한다.

달을 테라포밍하는 것은 일부가 떠다니는 또 다른 가능성이다. 장점은 화성이나 금성보다 지구에 훨씬 더 가깝기 때문에 통신 및 공급 공급에 도움이 되고 자기장이 없지만 지구의 자기권에 충분히 가까워 태양풍 보호를 받을 수 있다는 것이다.

한편 달의 표토는 화성 표면의 먼지보다 지구의 토양과 더 유사하여 농업을 더 쉽게 만들 수 있다. 그러나 달에는 본질적으로 대기가 없으며 대기를 생성할 수 있다 하더라도 유지하기 어려울 것이다.

큰 그림

궁극적으로 화성, 달 또는 우주의 다른 장소를 테라포밍하려는 시도는 막대한 비용이 소요되고 정말 오랜 시간이 걸리며 잠재적으로 성과를 거두지 못할 수도 있는 거대한 사업이 될 것이다.

하지만 지구가 사람이 살 수 없게 된다면 한 번 시도해볼 수밖에 없기 때문에 지금 연구하는 것이 가치가 있을 수 있다. 그리고 어떻게든 새로운 지구를 만들 수 있다면 우리는 현재보다 더 조심스럽게 그것을 다루는 것이 현명할 것이다.