일본 탐사선 발사 성공…'화성의 위성' 포보스서 시료 채취 도전

일본이 화성의 위성인 포보스에서 시료를 채취해 지구로 가져오기 위한 탐사선 발사에 성공했다.

이 임무가 성공하면 화성 또는 그 위성에서 채취한 시료를 지구상의 실험실로 가져와 분석하는 것은 사상 처음이 될 예정이다.

이 우주선은 2027년 8월에 포보스에 도착할 예정이다.

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 주도하는 이번 '화성 위성 탐사(MMX)' 임무는 화성의 위성들이 어떻게 형성됐는지 밝히는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

MMX 임무의 시료 분석 부책임자이기도 한 영국 런던 자연사 박물관의 사라 러셀 교수는 "지금까지 포보스에 성공적으로 도착해 시료를 채취한 뒤 지구로 가져온 사례가 없다"고 설명했다.

"그렇기에 믿을 수 없을 만큼 도전적이고 흥미로운 임무라고 생각한다"는 설명이다.

내태양계에는 위성이 단 3개뿐이다. 바로 우리 지구의 달과 화성 주위를 도는 '포보스'와 '데이모스'라는 위성 2개다.

이 두 위성 모두 크기가 매우 작다. 포보스와 데이모스의 지름은 각각 약 20km, 약 10km에 불과하다. 또한 모양도 불규칙해서 마치 우주에 떠다니는 감자처럼 보인다.

화성을 향해 날아간 MMX 탐사선은 근처에서 먼저 데이모스를 관측한 뒤, 포보스에 집중할 예정이다. 지형 탐사를 위해 포보스에 탐사 로버도 착륙시킬 계획이지만, 이는 쉽지 않으리라고 예상된다.

러셀 교수에 따르면 이렇게 작은 위성에 탐사 로버를 착륙시킨 사례는 전무하다.

그는 "이 위성 자체에는 중력이 거의 없다"고 설명했다.

"그런데 중력이 훨씬 더 강한 거대한 행성 바로 옆에 있기에 로버를 표면에 착륙시키기는 훨씬 어려울 것입니다."

탐사 로버는 MMX 우주선 자체가 나중에 포보스에 착륙할 수 있도록 착륙 지점을 정찰하게 된다. 표면에 착취한 뒤에는 로봇 팔과 시료 채취기 2개를 이용해 시료를 채취하게 된다.

이 시료는 작은 캡슐에 담겨 2031년 남호주 우메라 사막에 떨어질 예정이다.

회수될 시료의 양은 고작 10g에 불과한 극히 소량이다.

일본의 이번 탐사 임무에 참여하고 있는 레스터 대학교의 크리사 아브델리두 박사는 "아주 적은 양"이라고 인정했다.

"하지만 우리는 개별 입자 하나하나에 대해 여러 가지 연구를 수행할 수 있다"는 그는 "반드시 표면에서 킬로그램 단위의 시료를 가져와야 연구를 할 수 있는 것은 아니다. 1g 하나하나가 모두 가치 있다"고 덧붙였다.

과학자들은 이 시료 분석을 통해 마침내 화성의 위성들의 근원에 대한 수수께끼가 풀릴 것으로 기대한다.

화성의 위성 형성에 관해서는 두 이론이 경쟁 중이다.

첫 번째는 화성의 초기 역사에 우주 암석이 충돌했고, 그 파편에서 포보스와 데이모스가 생성됐다는 가설이다. 두 번째는 이 위성들이 태양계 외곽에서 따로 표류하던 소행성 2개로, 이후 화성의 중력에 포획됐다는 설명이다.

러셀 교수는 "시료를 회수하면 그 화학적 성질과 광물 구성을 상세히 분석할 수 있을 것이며, 두 가설 중 무엇이 진실에 더 가까운지 알게 될 것"이라고 전망했다.

"두 위성이 극적인 충돌의 산물인지, 아니면 포획된 소행성인지는 거의 즉시 명백해질 것입니다."

또한 전문가들은 지구로 돌아올 시료에 예상치 못한 선물이 들어 있을 가능성에도 기대하고 있다.

러셀 교수는 "정말 흥미로운 점 중 하나는 포보스가 화성 표면에 매우 가까이 있어, 화성 표면에 충돌이 발생할 때마다 미세한 입자들이 포보스 자체에 박힐 수 있다는 것"이라고 했다.

"즉 우리가 회수하게 될 시료에 화성의 입자들도 포함돼 있을 수도 있습니다. 그렇다면 화성의 구성과 기원에 대해서도 직접적인 정보를 얻을 수 있을 것입니다."

오랫동안 우주 과학자들은 화성의 물질을 지구로 가져오길 꿈꿔왔다.

2021년부터 화성을 탐사해 온 미 항공우주국(NASA)의 '퍼서버런스' 탐사 로버는 화성에서 시료를 채취해 용기에 보관하는데까지 성공했다.

그러나 이 용기들을 회수해 지구로 가져올 예정이었던 NASA와 유럽우주국(ESA)의 '화성 시료 회수' 임무는 미국 의회가 자금 지원을 중단하면서 사실상 취소된 상태다.

중국 또한 2028년 발사를 목표로, 자체적으로 화성 시료를 채취하고자 도전 중이다. 이 계획에 따르면 2031년경 화성 물질을 지구로 가지고 돌아오게 된다.

한편 우리 지구에는 이미 화성의 파편이 존재한다. 소행성 충돌로 화성 표면에서 튕겨 나와 지구 쪽으로 날아온 것이다.

화성 운석은 극히 드물지만, 지구로 떨어지는 모든 우주 암석과 마찬가지로 지구에 도착하는 즉시 공기, 먼지, 흙, 물과 섞이면서 오염된다.

과학자들이 화성과 그 위성에서 직접 채취한 시료를 이토록 간절히 바라는 이유도 해당 시료는 오염되지 않은 순수한 상태일 것이기 때문이다.