오로라, 지구에서만 볼 수 있을까?

아랍에미리트 탐사선 아말, 화성에서 전례 없는 형태의 오로라 포착

화성 오로라의 비밀 풀릴까…지속적 관측으로 미지의 현상 규명 기대

[객원 에디터 8기 / 이지윤 기자] 밤하늘의 물감, 오로라를 직접 본 경험이 있는가? 일부는 이 빛을 실제로 관찰했을지라도, 많은 사람은 책이나 사진을 통해 접했을 것이다. 오로라는 주로 남극과 북극의 극지방에서 선명히 관측되지만, 항상 나타나는 것은 아니다. 

오로라는 태양에서 방출된 플라스마 입자가 지구 자기장과 상호작용하여 일어나는 광전 현상으로, 태양풍을 따라 지구에 유입될 때 관찰 가능하다. 그렇다면 태양풍이 다른 행성으로 이동할 경우, 그 행성에서도 오로라가 나타날 수 있을까? 

이 질문에 대한 답은 아랍에미리트의 탐사선 ‘알-아말’(Al-Amal, 아랍어로 희망)에서 찾을 수 있었다. 아랍에미리트는 2021년 2월 10일, 아말을 성공적으로 발사하여 화성 궤도에 안착시켰다. 이 탐사선은 화성의 대기 관측과 기상도를 제작하기 위해 개발되었으며, 화성의 궤도를 55시간 주기로 돌면서 9일마다 데이터 표본을 수집하고 있다. 반연간의 데이터 수집을 통해, 2021년 말부터 아랍에미리트 연구진에게 화성에 대한 자료가 도착하기 시작했다.

그리고 이 자료에서 화성의 오로라가 발견되었다. 아말은 화성 궤도에 진입한 직후 오로라 현상을 포착했고, 예상치 못한 새로운 연구 대상에 연구팀은 오랜 시간을 할애하여 이 오로라에 대한 관측을 본격적으로 시작했다. 외견상 지구의 오로라와 유사해 보이는 화성의 오로라는 예상 밖의 특징을 가지고 있었다. 바로 구불구불하며 불연속적인 형태를 띤다는 것인데, 이러한 오로라는 마치 거대한 벌레와 같은 모습으로 연구진에게 충격을 선사하며 강한 인상을 남겼다. 

이처럼 연구진은 오로라의 모양에 사용한 ‘충격적’이라는 표현이 사용을 사용하였는데, 이는 우리에게 오로라의 모양에 대한 중요성을 알려준다. 오로라는 보통 두 가지로 분류된다. 첫 번째는 강력한 태양 폭풍에 의해 생성되는 ‘확산형 오로라’이며, 두 번째는 행성의 지각에 박혀있는 광물 중 자성을 띄는 광물에 의해 생성되는 ‘불규칙 오로라’이다. 이 두 가지는 일반적으로 우리가 알고 있는 오로라의 모습이다. 그러나 이번에 발견된 화성의 오로라는 기존의 어떤 유형에도 속하지 않는 전혀 새로운 형태였다.

이 오로라의 벌레를 연상케 하는 구불구불한 줄무늬는 고에너지 전자 방출이 화성의 상층 대기권에서 발생하면서 형성되었을 것으로 연구진은 추정한다. 또한 화성의 오로라는 지구와는 정반대로 적도와 중위도, 동서 지역 곳곳에서 나타났으며, 태양이 비추는 영역에서부터 그 반대 방향까지 수천 킬로미터(km)에 걸쳐 관찰되었다. 

이 새로운 발견에 대해 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 로버트 릴리스 (Robert Lillis) 박사는 현재로서는 대략적으로 추측만 할 수 있을 뿐, 정확히 설명하기는 어렵다고 밝혔다. 이로 인해 아랍에미리트의 희망, 탐사선 아말에 막중한 임무가 주어지게 되었다. 추후 이어질 아말의 지속적인 관측만이 이 신비로운 오로라 현상의 명확한 원인을 밝힐 수 있기 때문이다. 현재도 계속해서 화성 궤도를 돌며 데이터를 수집 중인 아말이, 앞으로도 화성의 비밀을 밝혀낼 수 있기를 기대한다.