금성에는 바다가 없었다

금성에는 바다가 없었다?

40억 년 전 금성 시뮬레이션 연구 결과 발표

최근 세계의 주요 우주 연구기관들이 우주 탐사 프로젝트를 속속 발표하고 있다.

특히 미국항공우주국(NASA)이 32년 만에 금성 탐사를 재개한다는 계획을 발표하면서, 금성에 대한 관심이 고조되는 분위기다.

이에 스위스 제네바 대학교와 NCCR(the National Centre of Competence in Research) 공동 연구팀이 금성 탐사 시나리오에 하나로 ‘애초에 금성에는 바다가 없었다’는 연구 결과를 발표해 눈길을 끈다.

미국항공우주국이 32년 만에 금성 탐사를 재개한다고 발표하면서, 금성에 대한 관심이 고조되고 있다. ⒸNASA

금성, 가깝지만 지구와 다른 행성

금성은 태양계의 두 번째, 지구와는 가장 가까운 행성이다. 그 크기와 질량이 지구와 비슷하며, 비슷한 시기에 탄생했기 때문에 ‘쌍둥이 행성’으로 불리기도 하지만, 사실 지구의 환경과는 매우 다르다.

금성의 대기는 온실기체인 이산화탄소가 두껍게 덮고 있어 표면 온도는 최대 500도에, 기압은 지구의 90배에 달하는 것으로 알려진다. 태양과의 거리가 가장 가까운 수성이 단위 면적당 4배나 많은 태양 에너지를 받지만, 금성의 표면 온도가 훨씬 더 높을 정도다. 이렇게 고온·고압의 극한 환경 때문에 생명체는 살 수 없을 뿐만 아니라, ‘태양계의 불지옥’이라고도 불린다.

기존의 연구에 따르면 수십억 년 전 금성의 대기는 지구의 대기 상태와 유사했다고 한다. 지구의 바다와 유사한 물이 존재했고, 온난한 기후였다는 것.

그런데 최근 제네바 대학교와 NCCR 공동 연구팀이 “금성은 태어났을 때부터 바다가 존재한 적이 없다.”는 결과를 국제학술지 네이처에 발표했다.

이 연구 결과는 금성의 대기 환경에 대한 기존 학설을 뒤집으며, 앞으로 금성 탐사 시나리오에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

NASA의 DAVINCI+ 탐사선이 금성 표면으로 단계적으로 하강하는 개념도 ⒸNASA

애초에 금성에는 바다가 없었다?

금성은 극단적인 기후 변화의 샘플로 연구되었다. 때문에 지구의 대기와 유사한 금성에 어떤 계기로 온실효과가 증폭되었는지, 그리고 그 과정에서 생명체와 대기의 변화는 어떻게 진행되었는지가 연구의 초점이었다.

전문가들은 금성과 지구가 ‘불지옥’과 ‘파란별’로 나뉘게 된 원인이 규명된다면, 우주의 비밀 특히 생명체의 존재를 탐구하는 데 핵심이 될 것으로도 예상했다. 최근 금성 탐사 계획이 발표되면서 탐사를 통해 답을 얻으려는 다양한 연구와 가설이 쏟아지는 이유다.

마틴(Martin Turbe) 박사와 천체물리학 연구팀은 40억 년 전의 지구와 금성의 대기 상태를 시뮬레이션하여 당시의 대기 변화를 분석했다고 밝혔다.

이 툴은 대기 3차원 모델링 도구로 지구의 기후 변화 양상을 시뮬레이션하는 데 사용하는 매우 정교한 도구라는 게 연구진의 설명이다.

40억 년 전, 지구와 금성이 빙하기를 지나 지표면이 녹기 시작한 초기의 기후 시뮬레이션 결과 당시의 금성은 마치 거대한 압력솥의 내부와 같은 상태였다는 사실을 발견했다. 즉, 금성은 태양과 거리가 가까워 고온 상태였기 때문에 녹는 물이 수증기 상태로 존재했고, 그 수증기가 응축하여 지표면에 맺힐 만큼 기온이 낮아지지 않았다는 것이다.

대기가 냉각되기 위해서는 태양열을 차단하는 구름이 형성되어야 한다. 하지만 금성의 대기는 태양 반대쪽에 몰려 있거나, 일부 지역에 형성된 구름들은 햇빛을 차단하기에 역부족이었다. 그렇다보니 오히려 태양열을 복사하지 못하고, 온실 효과를 증폭시키는 역효과를 냈다는 것.

마틴 박사는 “이러한 요인들로 인해 금성에는 수증기가 응결되어 지표면에 내리는 비가 오지 않는 상태가 지속되었다. 때문에 금성에는 애초에 바다가 만들어질 수가 없었다.”라고 말했다.

행 성의 냉각화 메커니즘 Ⓒnature

연구팀은 이 시뮬레이션의 또 다른 결과로 ‘희미한 어린 태양의 역설(Faint Young Sun Paradox)’을 뒤집는 의견을 제기했다.

데이비드 (David Ehrenreich) 제네바 대학교 교수는 “만약 태양의 복사 에너지가 조금만 더 강했거나, 지구가 조금만 더 태양에 가까웠다면 지구는 지금의 ‘파란행성’이 될 수 없었을 것”이라고 말했다. 즉 지구에 바다가 형성될 수 있었던 것은 지금보다 상대적으로 ‘조금’ 약했던 태양열 덕분이고, 금성보다 ‘조금’ 먼 거리 덕분이라는 주장이다.

이 같은 결과는 수십억 년 전 어리고, 흐릿했던 태양으로 인해 지구 생명이 탄생하지 못했다고 여겨졌던 기존의 견해에 대한 반전인 셈이다.

에멜린 (Emeline Bolmont) 박사는 “이번 연구 결과는 금성의 역사를 파악하는 중요한 요소이며 가설이다. 이제 막 재개한 금성 탐사를 통해 우리의 연구에 대한 검증이 이루어지기를 기대한다.”고 덧붙였다.