테라포밍 - 다른 행성을 지구화할 수 있을까

테라포밍(terraforming)은 행성이나 달과 같은 천체의 대기 온도, 표면의 지형과 생태계를 지구의 환경과 유사하게 의도적으로 변경하여 지구형 생명체가 거주할 수 있도록 하는 가상의 과정을 말합니다.

테라포밍의 개념은 공상과학과 실제 과학에서 모두 발전했습니다. 이 단어는 잭 윌리엄슨이 1942년 [어스타운딩 사이언스 픽션]지에 발표한 SF 단편소설에서 만들어졌지만, 대중문화에서의 테라포밍은 이 작품보다 더 오래전부터 존재했을 가능성이 있습니다.

행성의 환경을 의도적으로 변화시킬 수 있다고 해도, 다른 행성에 지구를 모방한 제약 없는 행성 환경을 만들 수 있는지는 아직 검증되지 않았습니다. 테라포밍의 가장 유력한 후보지는 화성으로 여겨집니다. 화성을 가열하고 대기를 변화시킬 수 있는 가능성에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, NASA에서는 이 주제에 대한 토론회도 개최되고 있습니다. 화성의 테라포밍은 인류의 기술력으로 가능한 몇 가지 방법이 있을 수 있지만, 현재로서는 테라포밍에 필요한 경제적 자원은 정부나 사회가 투입할 수 있는 양을 훨씬 초과합니다. 테라포밍의 긴 시간적 스케일과 실용성은 논란의 여지가 있습니다. 또한 지구 밖 세계의 환경을 바꾸기 위한 윤리, 물류, 경제, 정치, 방법론 등에 대해서도 답이 나오지 않고 있습니다.

보통 학술적으로나 SF 작품적으로 테라포밍의 대상은 다른 행성인 경우가 많지만, 일부 SF에서는 어떤 요인으로 인해 파괴된 지구 환경을 되돌릴 수 있다는 의미에서 테라포밍이라는 단어가 사용되기도 합니다.

과학적 견해

공상과학 소설의 세계에서는 일반적인 아이디어이고, 현실에서도 테라포밍에 대한 연구와 추정치가 발표되고 있습니다.

1961년 천문학자 칼 세이건이 금성의 환경개조에 관한 논문 '행성 금성'을 사이언스지에 발표한 것을 계기로 전 세계 연구자들이 연구를 시작했고, 1976년에는 'planetary ecosynthesis(행성 생태합성)'라는 제목으로 테라포밍을 주제로 한 NASA의 심포지엄도 개최되었고, 1991년에는 네이처지에 NASA의 크리스토퍼 맥케이 등의 화성 테라포밍 계획에 관한 논문이 게재되었습니다.

테라포밍의 연구는 곧 지구 환경의 연구이기도 하며, 지구의 환경 파괴를 복구하는 데 테라포밍 기술을 적용하는 것도 고려하고 있습니다.

 

예상 대상  -  화성

여러 면에서 화성은 태양계에서 지구와 가장 유사한 행성입니다. 화성의 역사 초기에는 두꺼운 대기와 풍부한 물을 가진 지구에 가까운 환경이 있었을 것으로 생각되지만, 수억 션 동안 사라졌다고 합니다.

물이 사라진 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았지만, 특시 세 가지 메커니즘이 생각되고 있습니다. 첫째, 지표에 물이 있으면 이산화탄소가 암서과 반응홰 탄산염을 형성하고 대기를 빨아들여 지표에 고정시킵니다. 지구상에서는 판구조론의 작용으로 화산이 폭발해 이산화탄소가 대기 중으로 방출되면 이 과정이 상쇄합니다. 화서에는 이러한 지각변동 활동이 없기 때문에 퇴적물에 갇힌 가스의 재활용이 방해받고 있었던 것입니다.

다음으로 화성은 자기권이 없기 대문에 태양풍에 의해 대기가 서서히 파괴되었을 것으로 추정됩니다. 철을 주성분으로 하는 화성의 핵에서는 원래 대류에 의해 자기장이 발생합니다. 하지만 오래전부터 이 동력은 작동을 멈첬고, 화성의 자기장은 거의 사라져 버렸습니다. 그 원인은 "코어의 열 손실, 코어의 대부분 응고, 맨틀의 대류 체제의 변화"로 추정되면 NASA의 MAVEN 미션 결과에 따르면, 대기가 제거되는 것은 주로 코로나 질량 방출 현상으로 인한 것이며, 이는 태양에서 고속 양성자 분출이 대기에 충돌하기 때문입니다. 그러나 화성에는 표면의 약 40%를 덮고 있는 한정된 자기권이 남아있으나 자기권은 태양풍으로부터 대기를 보호하기 위해 균일하게 덮여 있는 것이 아니라 작은 우산 모양의 자기장이 모여 있으며, 주로 남반구에 집중되고 있습니다.

마지막으로, 약 41억 년 전부터 약 38억 년 전까지 후기 중폭격기에 의한 소행성 충돌은 태양계 천체들의 표면 환경에 큰 변화를 가져왔습니다. 화성의 중력이 작기 때문에 이러한 충돌로 인해 화성 대기의 대부분이 우주 공간으로 방출되었을 가능성이 있습니다.

화성을 테라포밍하기 위해서는 대기를 만드는 것과 가열하는 두 가지 큰 변화가 겹쳐야 합니다. 이산화탄소와 같은 온실가스로 대기를 두껍게 만들면 입사하는 태양 복사를 가둬둘 수 있습니다. 기온 상승은 대기에 온실가스를 추가하게 되므로 이 두 가지 과정은 서로를 보완하게 됩니다. 물의 빙점 이상의 온도를 유지하기 위해서는 이산화탄소만으로는 충분하지 않기 때문에 특수한 온실효과 분자를 혼합하여 제조하는 것이 고려됩니다.

화성 주변에 인공적인 자기장을 만들어 태양풍에 의한 대기 손실을 줄여 대기압을 상승시키는 구상이 NASA에서 발표되었습니다.

또한, 포보스를 이용해 자기 차폐를 생성하는 것도 제안되고 있습니다. 이 아이디어는 포보스 표면의 입자를 이온화하여 방출함으로써 화성에 플라즈마 토러스를 형성합니다.

 

예상 대상 - 금성

금성을 지구처럼 테라포밍하기 위해서는 다음과 같은 절차가 필요하다가 여겨집니다.

500ºC에 달하는 기온을 어떤 식으로든 낮춰야 합니다.

금성의 기온은 짙은 이산화탄소로 인한 온실효과와 지구보다 강한 햇빛이 주된 이유입니다.

고밀도 대기의 대부분을 차지하는 독성 이산화탄소를 대기에서 제거하고, 호흡할 수 있도록 산소를 추가해야 합니다.

자전 주기가 지구의 약 243일 분량으로 매우 길기 때문에 낮과 밤의 주기가 24시간 정도가 되도록 조정합니다.

충분한 양의 물을 공급합니다.

금성 테라포밍에서는 다음과 같은 방법이 고려되고 있습니다.

대기권 상층부에 미생물과 조류를 번식시켜 광합성을 통해 이산화탄소 농도를 낮춘다(동시에 산소 농도도 적당한 농도로 높인다).

그러나 이 방법은 생물학적 수단만으로는 성공하지 못하는 것으로 밝혀졌습니다. 광합성을 통해 이산화탄소로부터 유기분자를 생성하려면 수소가 필요한데, 금성에서는 수소가 부족하다.

대기 중의 이산화탄소를 탄산염으로 전환하여 대기에서 분리합니다. 금성의 리소스페이어를 전복시켜 지각을 탄산염으로 변환시켜 이산화탄소를 흡수하는 방법이 제안되고 있습니다.

우주에 거대한 파라솔을 건설하여 햇빛의 일부를 차단합니다.

수백 ㎞의 거대한 천체를 충돌시켜 대기를 중력권 밖으로 날려 보냅니다. (단, 한 번의 충돌로 손실되는 대기는 전체의 일부이며, 일부는 다시 중력에 의해 포획됩니다.)

 

기타

다른 테라포밍 가능한 후보로는 다음과 같은 예가 있습니다.

달 - 달은 다른 후보지에 비해 지구와 거리가 비교적 가깝고, 인류가 착륙에 성공한 유일한 지구 외 천체라는 점에서 유력한 후보지 중 하나입니다. 달 식민지 구상은 NASA 등도 추진하고 있습니다.

목성의 위성 유로파 - 액체 상태의 물이 존재한다는 점에서 후보로 꼽히지만, 유로파는 목성의 방사선대 중심에 위치해 인류의 생존이 어렵습니다.