화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 지난해 12월 처음으로 모래언덕에서 먼지 시료를 채취하고 표면에 남긴 시추공. 퍼서비어런스는 이번에 회오리바람과 정면 충돌해 먼지알갱이들이 부딪히는 소리도 녹음했다./NASA/JPL-Caltech

미국의 화성 탐사 로봇인 퍼서비어런스(Perseverance) 로버가 붉은 행성에 부는 회오리바람 소리를 녹음했다. 과학자들은 이번 결과를 잘 분석하면 장차 화성에서 발생하는 거대한 먼지폭풍도 예측할 수 있다고 기대했다.

프랑스 툴루즈대 고등항공우주대학(ISAE-SUPAERO)의 나오미 머독 교수 연구진은 14일 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 "퍼서비어런스 로버가 높이 118m의 회오리 바람이 지나가는 소리를 녹음했다"고 밝혔다.

화성 탐사 로버 퍼서비어런스가 녹음한 회오리바람 소리./NASA

◇로버 10배 크기의 회오리바람 녹음

영어로 '인내'를 뜻하는 퍼서비어런스는 지구를 떠나 6개월 반 동안 총 4억7000만㎞를 비행한 끝에 지난해 2월 19일 화성에 착륙했다. 무게가 1t이며 바퀴 6개로 움직인다.

머독 교수 연구진은 지난해 9월 27일 퍼서비어런스가 회오리바람과 마주치면서 때마침 작동한 내장 수퍼캠 마이크로폰으로 당시 소리를 녹음했다고 밝혔다. 퍼서비어런스는 그동안 수백 번이나 회오리바람과 마주쳤지만, 소리를 녹음한 것은 이번이 처음이다.

회오리바람은 공기가 회전하면서 먼지를 공중에 띄우는 현상으로 화성에서 흔히 일어난다. 먼지가 흩어지기까지 몇 분씩 이어진다. 회오리바람은 해당 지역의 기압을 떨어뜨리기 때문에 감지할 수 있다. 하지만 마이크는 1주에 두 번 몇 초만 작동하기 때문에 회오리바람이 분다고 바로 녹음을 할 수 있는 것은 아니다.

일단 회오리바람은 폭이 25m로 로버의 10배나 됐다. 높이는 118m였다. 회오리바람에 쓸려온 먼지 알갱이들이 로버에 부딪혔다. 머독 교수는 "만약 화성에 서 있었다면 먼지가 다가오는 모습을 볼 수 있겠지만 기압이 낮아 별다른 느낌을 받지 못하고 소리도 듣지 못할 수 있다"라고 밝혔다.

화성의 대기 밀도는 지구의 1.7%에 불과해 소리가 잘 전달되지 않는다. 마이크에 먼지 알갱이가 부딪혀야 회오리바람 소리를 감지할 수 있다.

퍼서버이런스 로버의 항법 카메라(Navcam)가 찍은 화성의 회오리바람. 점점 회오리바람이 다가오는 것을 볼 수 있다./NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/ISAE-SUPAERO

◇회오리바람 중심부에도 먼지구름 있어

연구진은 회오리바람 소리를 연구진은 녹음 정보를 다른 센서 측정 자료와 비교해 화성의 회오리바람이 어떤 특징이 있는지 분석했다.

회오리바람은 1초에 평균 60개의 먼지 알갱이를 로버에 충돌시킨 것으로 나타났다. 이는 지구에 부는 회오리바람과 비슷한 수준이라고 연구진은 밝혔다. 차이가 있다면 먼지 알갱이 충돌이 세 번 짧게 폭발하듯 발생한다는 것이다.

회오리바람이 로버를 지나가면 앞과 뒤의 바깥층이 두 번 충돌해야 한다. 연구진은 영상을 통해 회오리바람 중심부에 또 다른 먼지구름이 있는 것을 확인했다. 아직 중심부의 먼지구름이 어떻게 만들어졌는지 밝히지는 못했다.

퍼서비어런스가 마주친 회오리바람은 지름이 25 m(원)였다. 파란 점섬은 로버의 이동방향이고 원형 화살표는 회오리바람의 회전 방향이다. 로버는 t1지점에서 회오리바람 앞쪽과 마주쳤고 t2에는 회오리바람 안에 있었다. t3에서는 회오리바람 뒤쪽과 부딪혔다./N. Murdoch / ISAE-SUPAERO

◇탐사 장애물인 먼지 폭풍 예측에 도움

퍼서비어런스는 지름 45㎞인 예제로 충돌구에서 암석과 토양 시료를 채집하고 있다. 이곳에는 35억년 전 화성에 강과 호수가 많았을 때 생긴 삼각주가 있어 생명의 흔적이 남아있을 것으로 추정된다.

먼지는 퍼서비어런스의 화성 탐사의 장애물 중 하나이다. 회오리바람이 불면 먼지 알갱이가 탐사 장비에 부딪히면서 손상을 줄 수 있다. 그보다 규모가 훨씬 큰 먼지 폭풍은 더 큰 피해를 줄 수 있다.

머독 교수는 "화성의 기후 모델을 연구하는 과학자들이 가장 어려워하는 것은 거대한 먼지 폭풍이 언제 발생할지 예측하는 것"이라며 "그 이유 중 하나는 먼지가 언제 어떻게, 그리고 왜 공중으로 올라가는지 완벽하게 이해하지 못하기 때문"이라고 밝혔다. 회오리바람은 규모가 작지만 역시 먼지를 공중에 띄우기 때문에 이를 분석하면 더 큰 먼지 폭풍을 예측하는 데 도움을 줄 수 있다고 연구진은 밝혔다.

최근 퍼서비어런스는 암석과 토양 시료에 이어 먼지 알갱이도 채취했다. 미 항공우주국(NASA·나사)은 지난 8일 퍼서비어런스가 지난해 12월 두 차례에 걸쳐 화성 표면의 먼지 시료를 채취했다고 밝혔다. 이번 시료는 바람에 실려 온 먼지들이 쌓여 있는 모래언덕에서 채취했다.

퍼서비어런스는 이번 먼지 시료도 금속 튜브에 넣어 화성의 특정 지역에 갖다 놓을 예정이다. 나사와 유럽우주국(ESA)은 2028년까지 탐사선을 화성으로 보내 퍼서비어런스가 채취한 시료를 수거해 지구로 가져올 계획이다.

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-35100-z