희망 탐사선, 화성의 하루 주기 따라 변하는 야간 구름 첫 포착

화성 대기는 지구의 약 1% 수준으로 희박하고 건조하지만, 여전히 미세한 물 얼음 입자로 구성된 구름이 존재하며 행성의 열 분포와 기후 순환에 영향을 미친다. 지금까지 과학자들이 확보한 대부분의 자료는 한낮 관측에 치중돼 있어, 하루 전체를 아우르는 구름 형성과 소멸 주기를 이해하는 데 큰 한계가 있었다.

이 공백을 메운 것은 아랍에미리트의 화성 탐사선 ‘희망(Hope)’이다. 사무엘 앳우드 연구진은 희망이 2021년부터 약 두 개의 화성년 동안 수집한 데이터를 분석해 화성 전역의 야간 구름 분포를 처음으로 체계적으로 규명했으며, 그 결과는 Journal of Geophysical Research: Planets에 게재됐다.

희망 탐사선의 전천후 궤도와 관측 방식

희망 탐사선은 고도가 높고 궤도 기울기가 낮은 타원 궤도를 비행하도록 설계돼, 낮과 밤을 가리지 않고 거의 모든 위도·경도를 반복 관측할 수 있다. 연구팀은 화성 적외선 분광기(EMIRS)를 이용해 구름이 적외선을 흡수·산란하는 패턴을 분석함으로써 구름의 존재와 두께를 정량화했다. 이를 통해 단순히 낮과 밤의 차이뿐 아니라 계절별·위도별·시간대별 변화를 입체적으로 파악할 수 있었다.

낮보다 두꺼운 밤 구름, 뚜렷한 시간·지역 패턴

분석 결과, 연중 상당 기간 화성의 야간 구름은 주간 구름보다 평균적으로 더 두껍게 형성됐다. 구름 양은 새벽과 저녁 무렵에 두 차례 뚜렷한 정점을 보였으며, 한낮에는 최소 수준으로 떨어졌다. 특히 화성의 한랭기에는 적도 부근에 두꺼운 구름 띠가 형성되었고, 일출 직후 그 두께가 최대에 달했다.

같은 계절의 늦은 저녁에는 저위도 전역에 구름이 넓게 확산되었으며, 새벽에는 적도와 저위도를 가로지르는 거대한 화산지대 타르시스(Tharsis)에 구름이 집중됐다. 이 지역은 화성에서 가장 높은 화산과 광대한 고원 지형을 포함해, 지역적 대기 흐름과 응결 조건에 큰 영향을 미친다.

이번 연구는 화성의 하루 주기 전반에 걸친 구름 변화를 직접 관측한 첫 사례로, 단순한 기후 현황 보고를 넘어 대기 순환 모델의 타당성을 검증하고 보정하는 데 활용될 수 있다. 또한 지형과 대기 조건이 구름 형성에 미치는 영향을 실측 데이터로 확인함으로써, 향후 화성 기후 변화를 예측하는 데 필요한 물리적 매개변수의 신뢰성을 높일 수 있다.

이러한 자료는 착륙선이나 드론의 비행 경로·착륙 지점 선정, 장기 관측 장비 배치 계획에도 직접적으로 기여할 수 있어, 향후 화성 탐사의 전략 수립에 중요한 참고 지침이 될 것으로 전망된다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

참고 논문: Samuel A. Atwood et al, The Full Diurnal Cycle of Mars Water‐Ice Cloud Optical Depth in EMIRS Observations, Journal of Geophysical Research: Planets (2025). DOI: 10.1029/2025JE008961

자료: Journal of Geophysical Research