"100나노미터 화성 먼지: 퍼서비어런스가 찾은 입자가 첫 화성 우주복을 좌우할 수 있다"

NASA의 퍼서비어런스 로버가 화성에서 지금까지 어떤 기기도 분해해 내지 못했던 것을 발견했다. 약 100나노미터, 사람 머리카락의 약 500분의 1에 불과한 먼지 입자이다. 이 측정 결과는 10월 27일 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표되었고, 10월 28일 로이터가 보도했다. 먼지에 관한 각주처럼 들리지만, 실제로는 다른 행성을 처음 걷게 될 사람들에게 적용되는 설계 제약이다.

지금까지 화성 먼지는 약 3마이크로미터까지만 분해할 수 있었다. 퍼서비어런스의 X선 장비 PIXL은 로버에 실린 우주복 후보 소재의 작은 견본에 쌓인 먼지를 조사해, 기존 한계보다 더 미세한 두 가지 범주를 기록했다. 2.5마이크로미터 미만의 미세 입자와 약 100나노미터의 초미세 입자이다. 견본은 한 변이 약 20밀리미터였으며, 인조 섬유 벡트란(Vectran)과 보호 코팅 테플론이 포함되었다. 미래 승무원의 우주복과 거주 시설은 이 먼지를 그저 통과하는 것이 아니라 함께 살아야 하기 때문에, 바로 이런 소재들이 선택된 것이다.

크기가 중요한 이유는 작은 입자가 체내에서 무엇을 할 수 있는가 때문이다. 제1저자인 세인트루이스 워싱턴대학교의 행성 과학자 스콧 밴보멜은 로이터에, 입자가 작다고 해서 자동으로 더 위험해지는 것은 아니지만, 더 작은 입자는 인체 더 깊숙이 침투할 가능성이 크고 몸에서 제거하기 더 어렵다고 말했다. 이처럼 작은 입자는 폐에 도달하고 혈류에 들어가며 중요 장기를 손상시킬 수 있다. 화학 성분도 우려를 더한다. 화성 먼지에는 실리카, 철 화합물, 과염소산염 같은 염소 화합물이 포함되어 있는데, 지구에서 충분한 양에 노출되면 모두 해로운 것으로 알려져 있다. 노출이 위해가 되는지를 결정하는 것은 양과 기간이라고 밴보멜은 강조했다.

소재 시험은 한층 미묘한 교훈을 남겼다. 밴보멜에 따르면 먼지가 우주복 소재를 손상시켰다는 증거는 없었고, 소재마다 먼지와 상호작용하는 방식이 다를 뿐이었다. 벡트란은 큰 입자를 붙잡는 경향이 있었고, 특히 직조 구조의 아랫면에 많았다. 테플론은 전체적으로 붙잡는 먼지 양은 적었지만, 붙잡은 먼지는 더 미세했는데, 연구팀은 이를 정전기적 특성의 차이와 연결 짓고 있다. 우주복을 세척할 수 있는지, 밀봉이 유지될지, 에어록을 통과한 먼지가 거주 시설의 문제가 될지 세탁의 문제로 그칠지를 결정하는 것은 바로 이런 세부 사항이다.

화성 먼지는 달 먼지가 아니며, 그래서 아폴로 계획의 경험은 일정 부분까지만 참고가 된다. 달 먼지는 미소 운석을 포함한 충돌로 주로 생성되며, 대기도 바람도 없어 마모되지 않기 때문에 입자가 날카롭고 각진 상태로 남는다. 달 먼지에 대한 우려의 대부분은 그 모양에 있다. 화성 먼지는 주로 세립질 현무암에서 비롯되며, 활발한 바람 환경에서 둥글게 마모되고 충돌을 통해 점차 더 작게 부서지며 전 지구적으로 혼합된다. 화성에서는 날카로움이 아니라 화학 성분과 입자 크기가 주요 관심사이다.

이 모든 것이 화성이 인간에게 너무 위험하다는 뜻은 아니며, 밴보멜은 이를 명시했다. 먼지는 방사선이나 지구와의 거리와 마찬가지로 설계로 대비해야 할 위험이다. NASA는 이미 거주 시설 바깥에서 우주복에 들어갈 수 있게 하는 도킹 장치인 슈트포트(suitport)와 이중 챔버 에어록 등, 먼지를 생활 공간에서 차단하기 위한 구상을 연구하고 있다. 새로운 측정 결과가 정한 것은 이러한 설계가 실제로 작동해야 하는 규모이다. 3마이크로미터 먼지를 처리할 수 있는 필터, 밀봉재, 세척 방법이 30분의 1 크기의 먼지를 처리할 수 있음은 아직 입증되지 않았다.

이것이 문제의 솔직한 모습이다. 수십 년 동안 우리는 첫 화성 도보를 로켓과 용기의 승리로 상상해 왔고, 실제로 둘 다일 것이다. 그러나 그 승무원의 일상을 가장 크게 좌우할 것은 훨씬 덜 사진에 잘 나오는 것일 수 있다. 눈에 보이지 않을 만큼 작은 먼지 한 알이 우주복에 달라붙어 에어록 문 앞에서 기다리는 모습이다. 제제로 크레이터에서 고대 미생물 생명의 흔적을 찾기 위해 보내진 로봇 퍼서비어런스는 결국 우리 자신이 그곳에 서는 것과 그 사이에 놓인 장애물의 정확한 크기를 측정했다. 다음 단계는 다른 로버가 더 작은 먼지를 찾는 것이 아니다. 먼저 지구에서, 우주복과 거주 시설이 100나노미터 먼지를 있어야 할 곳, 즉 바깥에 가둘 수 있음을 증명하는 것이다.