"자체발광 자외선으로 빛나는 화성 밤하늘 야광현상 포착"

NASA· 콜로라도대 연구팀 "질소·산소 원자 결합, 산화질소 생성되며 자외선 방출"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 미국항공우주국( NASA )의 화성 대기탐사선 '메이븐'( MAVEN : Mars Atmosphere and Volatile Evolution )이 대기중 질소(N)와 산소(O) 원자가 결합해 산화질소( NO )가 되면서 방출하는 자외선으로 빛나는 화성의 밤하늘을 포착했다.

NASA 고다드우주비행센터 연구팀은 9일 미국지구물리학회( AGU ) 학술지 '지구물리연구 저널 : 우주물리학'( JGR : Space Physics )에서 메이븐이 촬영한 사진을 분석한 결과 화성 극지의 넓은 밤하늘이 규칙적인 자외선 광으로 빛나는 것으로 나타났다고 밝혔다.

자외선으로 빛나는 화성의 밤하늘
NASA 화성 대기탐사선 '메이븐'( MAVEN )이 촬영한 화성 대기의 자외선 야광(夜光). 메이븐에 탑재된 자외선 분광장치로 지상 70㎞ 상공에서 빛나는 자외선을 포착한 것으로 녹색보다 흰색이 자외선 강도가 더 센 곳이다. 이런 야광 현상은 겨울철 해가 진 후부터 자정까지 규칙적으로 일어난다. 이런 현상은 대기의 하강기류로 대기중 산소·질소 원자들의 화학반응이 촉진돼 산화질소가 생성되는 과정에서 자외선이 방출돼 일어난다. [ NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / CU / LASP 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 이는 겨울 화성 극지역 상공에서 예상하지 못했던 대기 흐름과 소용돌이 현상이 일어나는 것을 보여준다며 이 연구 결과가 화성 대기의 복잡한 대기순환 메커니즘을 밝혀내는 데 도움이 될 것이라고 기대했다.

논문 제1 저자인 콜로라도대 대기·우주 물리 연구실( LASP ) 닉 슈나이더 교수는 화성 하늘의 자외선 야광 현상이 드러난 이들 사진은 화성 대기 가스들이 가장 높은 층과 가장 낮은 층 사이를 오가는 화성 대기 중간층의 공기흐름을 처음으로 보여준다고 말했다.

자외선 발광 현상은 낮 시간대에 태양 빛을 받아 대기중 이산화탄소와 질소가 탄소, 산소, 질소 원자로 쪼개져 있다가 극지에서 하강기류를 타고 내려오면서 발생한다. 하층부로 내려온 산소 원자와 질소 원자가 결합해 산화질소가 만들어지면서 에너지가 자외선으로 방출돼 빛을 낸다.

화성 밤하늘에서 자외선 야광이 발생하는 과정 설명 그림
화성 대기 중 탄소와 질소가 낮에 태양 빛으로 가열돼 탄소, 산소, 질소 원자로 쪼개진다. 이들 원자가 대기 순환으로 밤 지역으로 이동한 다음 극지에서 하강 기류를 타고 대기 하층부로 내려온 뒤 산화질소가 만들어지면서 자외선을 방출한다. [ NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / CU / LASP 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 규칙적인 자외선 야광 현상은 화성 대기 전체 수준에서 일어나는 순환 기류의 중요성을 보여주며 이런 기류의 횟수와 속도는 화성 대기 중간부가 태양에 의한 가열과 화성 표면에 있는 거대한 화산지형의 영향을 받고 있음을 시사한다고 풀이했다.

콜로라도대 잴 밀비 박사는" 자외선 광은 대부분 지상 70㎞ 상공, 1천㎞ 정도 영역에서 발생한다"며 하지만 불행하게도 화성 대기 구성상 가시광선 영역에서는 빛을 내지 않기 때문에 미래에 화성을 방문할 우주인은 매일 밤하늘에서 펼쳐지는 자외선 야광 현상을 맨눈으로 볼 수는 없을 것이라고 말했다.

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