화성은 지질 학적으로 살아있다

화성에는 이미 수많은 인류의 흔적이 있습니다. 우리에게 익숙한 사람들 중에는 많은 위기와 어려움을 극복하고 인류에게 깊은 인상을 준 쌍둥이 로봇과 생일 축하 노래를 부르는 Curiosity Rover와 같은 이동식 탐사선 (로버)이 있습니다. 하지만 화성의 모바일 프로브 만이 아닙니다. Phoenix 프로브와 같은 고정 프로브 (랜더)도 있습니다.

지금까지 화성에 착륙 한 인간 착륙선과 모빌 © The Planetary Society

Phoenix Stationary Rover는 NASA의 고정식 화성 탐사선으로, 물과 얼음이 풍부한 지역 인 화성의 북극에 착륙했으며 화성을 직접 샘플링 한 최초의 탐사선이었습니다. 착륙 후 Phoenix는 화성에서 물의 흔적을 찾기 시작하여 궁극적으로 화성이 생명체 또는 미생물에 적합한 환경인지 조사했습니다. 그리고 마지막으로 냉동 토양 샘플을 가열하여 수증기를 찾는 데 성공했습니다.

Phoenix의 성공을 기반으로 NASA는 12 번째 발견 프로그램으로 지진 조사, 측지 및 열 수송 프로젝트를 사용한 내부 탐사를 선택했습니다. Insight라는 이름은 ‘지진파 탐사, 측지학, 열전달을 이용한 화성 내부 탐사’를 의미하므로 탐사선의 주된 목적은 화성의 지질 탐사였습니다.

Insight 프로브의 초기 발사 계획은 2016 년 3 월로 예정되었지만 SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) 지진계의 결함으로 인해 다소 지연되었으며 결국 2018 년 5 월에 출시되었습니다. 원거리를 이동 한 Insight 프로브 2018 년 11 월 27 일 착륙 후 첫 신호를 보냈습니다.

화성에 착륙하는 것은 ‘진입’, ‘추락’, ‘착륙’의 세 단계로 구성된 매우 어려운 작업입니다. 첫째, 100km 이상의 고도에서 화성 대기의 최상층에 도달하면 탐사선의 속도를 대폭 줄여야합니다. 또한 방열판은 대기와의 마찰로 인한 엄청난 온도의 열을 견뎌야합니다. 그런 다음 공중 10km에 도달하면 낙하산을 전개하여 속도를 늦추고 마침내 조심스럽게 착륙합니다. 착륙 직후 Insight 탐사는 전력을 공급하기 위해 두 개의 태양 전지판을 배치하고 화성을 탐험하기 시작했습니다.

화성 착륙 후 통찰력 © NASA / JPL

통찰력은 화성에서 가장 평평한 장소 중 하나 인 화성 적도 근처의 엘리시움 평야에 착륙했습니다. Insight 프로브는 이동식 프로브가 아니기 때문에 여기에서 착륙 지점을 선택하는 것은 태양 전지의 자유로운 작동과도 관련이 있습니다. 충분한 햇빛을받을 필요가있을뿐만 아니라 가능한 가장 작은 외부 환경 방해 요인을 고려하여 선택되었습니다.

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주요 목적은 화성 지질 탐사이므로 Insight의 장비는 Mars Cube One (MarCO-A / MarCO-B)이라는 SEIS 지진계와 굴착 장비 / 온도 측정 장치 (열 흐름 및 물리적 특성 패키지) 등 2 개입니다. 큐브 2 개, 회전 및 내부 구조 실험, InSight 용 온도 및 바람, InSight 용 레이저 RetroReflector 및 카메라 2 개 (기기 배포 카메라 / 기기 컨텍스트 카메라). 또한 로봇 팔 (Instrument Deployment Arm)은 Insight 프로브의 특징이라고 할 수 있으며 SEIS 지진계 및 온도 측정 장치를 설치할 목적으로 설치되었습니다.

특히 듀얼 로봇 팔이 설치 한 두 개의 큐브는 가장 중요한 장비 중 하나 다. SEIS 지진계 인 First Cube (MarCO-A)는 50hz 이하의 지진과 진동을 감지 할 수있는 장치로 4 개 이상의 대형 국립 연구소가 설계 및 제조에만 참여한 장비입니다. 지진이 지구의 내부를 예측할 수 있었던 것처럼, 화성도 화성의 내부 추적을위한 중요한 정보입니다. 화성에 지진이 발생하면 파도의 변화에 ​​따라 화성의 내부를 예측할 수 있기 때문이다.

또한 굴착 장비 / 온도 측정 장치 인 두 번째 큐브 (MarCO-B)를 사용하여 현재 화성 핵의 열을 측정 한 다음 화성 내부의 활동 정도를 확인할 수 있습니다. 내부 온도 측정은 또한 화성의 냉각 정도를 통해 화성의 전체 정보와 행성 수명을 예측할 수 있기 때문에 행성 진화에 중요한 힌트를 제공합니다.

화성에 착륙하는 Insight 탐사선의 상상. 왼쪽에있는 장비는 첫 번째 큐브, SEIS 지진계이고 오른쪽에있는 장비는 두 번째 큐브 인 굴삭기 / 온도 측정 장치입니다. © NASA / JPL

지구와 화성이 형제 행성을 닮은 때가 있었다고 믿어집니다. 화성은 또한 따뜻한 온도에서 두꺼운 대기를 가질 것으로 예상되지만, 변화된 내부로 인한 약한 자기장과 같은 여러 가지 이유로 인해 이제는 매우 얇은 대기를 포함하여 완전히 다른 행성을 차지합니다. 가려진 화성의 내부와 대기를 탐험하는 것도 지구 행성의 형성을 이해하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.

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NASA의 행성 과학부 총감독 인 Lori Glaze 박사는 2019 년 4 월에 첫 번째 화성 지진을 포착 한 것으로 알려졌습니다. 예기치 않게 화성의 지진 활동이 활발해졌습니다. 이는 달 표면에서 발견 된 고주파 월 진과 매우 유사합니다. 아폴로 미션이지만 화성 내부를보다 정확하게 탐사하기에는 약합니다. 2019 년 9 월 30 일 현재 총 450 개의 크고 작은 지진 신호가 포착되어 화성 내부 지진 활동 또는 운석과 같은 화성과의 충돌로 인해 화성이 지질 학적으로 살아 있음을 알 수 있습니다.

ESA (European Aeronautics and Space Administration) 화성 탐사선 Mars Express 탐사선이 포착 한 화성의 Cerberus Fossae의 모습. 이 지역이 여전히 지질 학적으로 살아 있다는 통찰력이 있습니다. © ESA / DLR / FU 베를린

통찰력은 또 다른 놀라운 결과를 가져 왔습니다. Insights 탐사선의 조감독 중 한 명인 Catherine Johnson 박사는 위성 관측보다 10 배 더 강한 자기장을 화성에서 발견했다고 말했습니다. 화성 내부의 금속은 오래 전에 냉각되기 시작했고, 그 결과 화성의 약한 자기장과 태양풍으로부터 그것을 보호 할 대기가 없었습니다. 따라서 이러한 발견은 지역적 일 것으로 예상되며, Insight 탐사선 착륙 지점 근처에 고대 자 화암이 지하에 있음을 시사합니다.

2020 년 6 월, Insight 프로브의 장비 중 프로브의 열 흐름 및 물리적 특성 패키지 (열 흐름 및 물리적 특성 패키지)가 마침내 발굴을 시작했습니다. Mole이라는 별명을 가진이 장비는 지하 5m까지 이동하도록 설계된 드릴 모양의 장비입니다. 열 센서가 포함되어있어 땅을 파 내면서 화성 내부에서 에너지와 온도를 측정 할 수 있습니다.

그러나 수많은 시도에도 불구하고 두더지는 땅에 떨어지지 않았고 대안을 생각 해낸 과학자와 엔지니어들은 결국 로봇 팔을 사용하여 두더지 장치를 땅에 밀어 넣기로 결정했습니다. 그 결과 두더지는 2020 년 6 월 9 일 화성을 파기 시작했습니다.

5 미터 아래로 내려가는 두더지의 활동 상상 © NASA / DLR

Insight 프로브는 올해 임무를 종료 할 예정이지만 아직해야 할 일이 많습니다. 아직 건너야 할 산이 많이 있습니다. 화성의 북반구에 겨울이 다가옴에 따라 먼지 폭풍의 계절이 곧 시작될 것입니다. 이는 트윈 로버가 겪은 모래 폭풍과 같은 Insight 프로브가 위험에 처할 수 있음을 의미합니다. 또한 두더지 발굴에 어려움이있을 수 있음을 의미합니다. 또한 Insight 프로브는 고정 프로브이므로 위기를 완전히 극복 할 수있을 것으로 우려됩니다. 화성은 지구 행성이 어떻게 태어나고 진화했는지를 배울 수있는 완벽한 장소입니다. 많은 수수께끼를 풀 수있는 두더지의 활발한 활동을 기대합니다.

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