목차
● 화성의 지질
● 화성의 지형
● 화성의 대기와 기후
화성은 붉게 타는 듯한 외형을 가지고 있습니다. 화성의 표면적은 지구의 4분의 1밖에 되지 않으며, 질량의 10분의 1밖에 되지 않습니다. 화성은 두 개의 작은 위성인 데이모스와 포보스를 가지고 있습니다. 화성의 대기권은 매우 얇고 표면의 기압은 7.5 밀리바밖에 되지 않습니다. 화성의 대기는 95%는 이산화탄소로 뒤덮여 있고, 그 밖에 3%의 질소, 1.6%의 아르곤과 약간의 산소로 이루어져 있습니다.
화성의 지질
궤도선의 관측과 화성 기원의 운석에 대한 분석 결과에 따르면 화성의 표면은 기본적으로 현무암으로 되어 있습니다. 화성 표면의 일부는 지구의 안산암과 같이 좀 더 이산화규소가 풍부하다는 증거가 있으나 이런 관측은 규산염과 같은 유리의 존재를 통해 설명될 수도 있기 때문에 결정적이지는 않습니다. 표면의 대부분은 산화철의 먼지로 덮여있습니다. 화성의 표면에 일시적으로나마 물이 존재했었다는 결정적 증거가 있습니다. 화성의 표면에서 발견된 암염이나 침철석과 같이 대체로 물이 존재할 때 생성되는 광물들이 발견되었기 때문입니다.
비록 화성 자체의 자기장은 없지만, 과거 행성의 표면의 일부는 자화 된 적이 있었음이 관측을 통하여 밝혀졌습니다. 화성에서 발견된 자화의 흔적(고지자기)은 지구의 해양지각에서 발견되는 교대하는 띠 모양의 고지자기와 비교되어 왔습니다. 1999년에 발표되고 2005년에 마스 글로벌 서베이어로부터의 관측된 결과의 도움으로 재검토된 이론에 따르자면, 이들 지자기의 띠들은 과거에 있었던 화성의 판구조 활동의 증거일 수 있습니다. 극 이동(polar wandering)으로도 화성에서 발견된 고지자기를 설명할 수 있었습니다.
노아키안 시대는 노아키스 테라의 이름을 본떠서 붙여진 이름입니다. 화성의 형성으로부터 38억~35억 년 전까지의 시대입니다. 노아키안 시대의 표면은 많고 거대한 크레이터로 덮여있습니다. 타르시스 벌지는 이 시대에 형성된 것으로 추정됩니다. 이 시대의 후기에는 엄청나게 많은 양의 액체 물에 의하여 홍수가 있었다고 여겨집니다.
헤스퍼리안 시대는 헤스퍼리안 평원으로부터 이름을 본떠서 붙여진 이름입니다. 35억 년 전부터 18억 년 전까지의 시대입니다. 헤스퍼리안 시대의 화성에서는 넓은 용암지대가 형성되었습니다.
아마조니안 시대는 아마조니스 평원의 이름을 본떠서 붙여진 이름입니다. 18억 년 전부터 현재에 이르는 시대입니다. 아마조니아 지역은 크레이터가 거의 없으나 상당한 변화가 있는 지형입니다. 올림푸스 화산이 이 시대에 형성되었으며 다른 지역에서는 용암류가 형성되었습니다. 올림푸스 화산은 태양계에서 알려진 곳 가운데 가장 높은 화성에 있는 방패형 화산입니다. "올림푸스의 눈"이라고도 불리며 높이는 27Km로 에베레스트 산의 해발높이의 약 3배, 해저 바닥에서부터 잰 마우나로아 산의 높이의 약 3배가 됩니다.
마스 익스프레스 오비터의 OMEGA 가시광-적외선 광물학 매핑 스펙트로메터 자료를 기초로 또 다른 시대 구분이 제시되고 있습니다.
화성의 지형
화성의 좌표를 설정하기 위해서는 자오선과 0점 고도가 정해져야 합니다. 화성에는 바다가 없기 때문에 해수면이 없어서 0점 고도면이나 평균 중력 표면이 임의의 지점으로 선택될 수밖에 없습니다. 또 적도와는 달리 경도의 기준점은 임의로 선택이 가능하기 때문에 공통된 규약을 정할 필요도 없습니다. 그렇게 임의적으로 사이너스 메리디아니(Sinus Meridiani, 적도만 Equatorial Gulf) 안의 분화구가 0점 자오선을 나타내는 것으로 선택되었습니다.
화성 지형의 몇 가지 기본적 특징은 화성은 극지방이 얼음과 이산화탄소를 포함하는 얼음지대로 덮여 있습니다. 또한 화성에는 발레스 매리너리스(Valles Marineris) 또는 화성의 흉터라고 불리는 태양계에서 가장 큰 협곡지대가 있습니다. 이 협곡지대는 길이 4,000Km, 깊이 7Km에 이릅니다.
화성은 밀도가 낮은 물질로 중첩된 고밀도 금속 중심부로 분화했습니다. 현재 핵의 반지름이 약 1,794 ± 65Km(1,115 ± 40mi)이며, 유황 16~17%의 철과 니켈로 구성되어 있습니다. 중심부는 규산염 맨틀로 둘러싸여 있어 많은 지각과 화산 형상을 형성하였지만 휴면상태로 보입니다. 실리콘과 산소 외에도 화성의 지각에서 가장 풍부한 원소는 철, 마그네슘, 알루미늄, 칼슘, 칼륨입니다. 화성 지각의 평균 두께는 약 50Km(31mi), 최대 두께는 125Km(78mi)입니다. 참고로 지구의 지각은 평균 40Km(25mi)입니다.
화성 북반구와 남반구 지형의 비대칭성은 아주 인상적입니다. 북쪽 부분은 용암층이 흘러내림으로 인하여 평평하고, 남쪽 부분은 고지대에 오래 전의 충격으로 인하여 구멍이 파여있고 분화구가 생겨났습니다. 지구에서 본 화성의 표면은 확실히 두 부분의 구역으로 나뉘어 있습니다. 먼지와 산화철이 섞인 모래로 뒤덮인 조금 더 창백하게 보이는 부분은 한때 "아라비아의 땅"이라고 불리며 화성의 대륙으로 여겨졌습니다. 그리고 어두운 부분은 바다로 여겨졌습니다. 지구에서 보이는 가장 어두운 부분은 시르티스 메이저(Syrtis Major)입니다. 화성에서 가장 큰 분화구는 헬라스 분지(Hellas impact basin)인데 붉은색의 가벼운 모래로 덮여있습니다.
화성 표면의 지역의 이름을 짓는 작업은 국제 천문 연맹의 "행성계 명명법 워킹 그룹"이 담당하고 있습니다.
화성의 대기와 기후
화성의 대기는 96%가 이산화탄소, 1.9%가 아르곤, 1.9%가 질소 등으로 이루어져 있습니다. 소량의 산소와 일산화탄소, 수증기 등도 포함되어 있습니다. 물의 질량은 약 43.34g/mol정도입니다. 2003년에 화성에서 메탄의 흔적이 발견된 이후 화성의 대기에 관심이 급증했는데 이유는 메탄이 생명체의 존재를 암시하기 때문이지만 한편으론 메탄이 화성의 화산이나 열수성 활동 등의 지질학적 활동을 통하여 생산된 것이라는 추측도 있습니다.
화성의 대기는 먼지가 많아서 표면에서 화성의 하늘을 바라본다면 밝은 갈색이나 밝은 주황색 계열의 붉은색으로 보입니다. 화성 탐사차인 오퍼튜니티와 스피릿이 수집한 정보에 의하면 대기 상공에 떠도는 먼지입자의 크기가 1.5 마이크로미터인데, 현재 새롭게 떠오르고 있는 환경문제인 미세먼지를 분류하는 기준에 따르면 화성 먼지의 크기는 2.5 마이크로미터 이하로 극미세먼지 또는 초미세먼지에 해당됩니다.
화성의 기후는 수세기 동안 과학적 호기심의 주제가 되어왔습니다. 부분적인 이유로는 망원경을 통하여 지구로부터 자세히 표면을 직접 관찰할 수 있으며 화성이 유일하게 지구형 행성이기 때문입니다.
지구 질량의 11%로 화성이 지구보다 크기가 작으며 지구보다 태양으로부터 약 50% 더 멀리 떨어져 있지만 극관 얼음의 존재, 기후의 변화, 관측가능한 기후 패턴 등 기후 면에서 지구와 중요한 유사성을 가지고 있습니다.