최신 연구에서는 화성을 지구와 유사한 환경으로 바꾸는 것이 원칙적으로 불가능하지는 않지만 필요한 질량, 열, 산소 및 에너지 규모는 현재 인간의 기술적 능력을 훨씬 넘어서므로 화성은 앞으로도 오랫동안 사람이 살 수 없는 상태로 남아있을 것이라고 믿고 있습니다. "APS Open Science"에 게재된 이 연구는 미국 제트추진연구소의 슬라바 투리셰프(Slava Turyshev)가 집필했습니다. 화성의 테라포밍 과정이 실제 상황으로 인해 심각하게 느려지는 이유를 설명하는 데 중점을 둡니다.
이 연구는 화성을 거주 가능한 행성으로 변화시키는 과정을 여러 주요 단계로 분류합니다. 화성은 현재 매우 춥고 대기가 희박합니다. 인간이 지상에서 생존하려면 복잡한 생명 유지 시스템에 의존해야 합니다. 다음 단계는 물이 고체, 액체, 기체로 동시에 공존할 수 있도록 대기압을 물의 삼중점(섭씨 0도에서 약 6.1밀리바) 이상으로 잠시 높이는 것입니다. 나중에는 지역 농업에 적합한 "셔츠 소매 온실" 환경을 구축해야 하는데, 이는 일반적으로 대규모 온실 구조에 의존해야 합니다. 이 모델을 세계로 확장하면 연구에서는 '파라테라포밍(paraterraforming)'이라고 부르는 '세계 온실'과 유사한 상태를 형성하게 된다.
대기압이 계속 상승하여 화성의 표면 압력이 62.7밀리바에 도달하면 환경이 너무 가혹하기 때문에 인간의 혈액은 표면 온도에서 끓지 않을 것입니다. 진정한 테라포밍에는 다량의 질소와 약 210밀리바의 산소가 포함된 통기성 대기, 약 500밀리바의 총 기압이 필요합니다. 동시에 화성의 온도도 오늘날 수준보다 훨씬 높아야 합니다.
그러나 정말로 어려운 것은 이러한 목표 뒤에 숨은 물리적 규모입니다. 화성의 기압을 1밀리바만 높이려면 대략 1밀리바의 증가가 필요합니다.3.89×1015kg의 가스로 포보스의 질량과 비슷합니다. 완전한 통기성 분위기를 얻으려면 가까이 다가가야 합니다.물질의 무게는 1018kg으로 토성의 불규칙 위성 야누스(Janus)의 질량과 거의 같습니다. 연구 저자는 태양계에는 실제로 비슷한 크기의 천체가 많이 존재하기 때문에 '행성의 대기를 만든다'는 관점에서 보면 이 물질이 완전히 존재하는 것은 아니지만, 문제는 현재 인류에게는 이 전이를 완료할 능력이 없다는 점이다.
온도도 큰 장애물이다. 연구에서는 화성이 액체 상태의 물이 안정될 만큼 높은 지구 평균 온도에 도달하려면 전체적으로 약 섭씨 60도 정도 따뜻해져야 한다고 추정합니다. 이를 위해 단파 방사선을 흡수하는 나노입자를 대기에 주입하거나 대량의 이산화탄소를 방출하는 등 다양한 솔루션이 구상될 수 있습니다. 화성을 가열하기 위해 햇빛을 집중시키기 위해 거대한 거울을 설치하는 공학적 아이디어도 있습니다. 그러나 Turyshev의 계산에 따르면 거울 가열 방식을 채택하면 필요한 총 거울 면적은 현재 산업 능력을 훨씬 초과하는 약 7천만 평방 킬로미터에 달할 것입니다.
산소 생산은 또 다른 장애물입니다. 통기성이 좋은 분위기를 조성하기 위해 약 1개를 생산합니다.8.2×1017kg의 산소로, 가장 현실적인 방법은 물에서 산소를 분리하는 것입니다. 이는 분해 과정에서 수소가 분리되기 때문에 더 많은 물이 소비된다는 것을 의미합니다. 연구원들의 추정에 따르면 이는 화성 표면 1제곱미터당 약 6입방미터의 물을 제공하는 것과 같습니다.
그러나 연구가 모두 운명과 우울한 것은 아닙니다. 저자들은 화성의 표면에 실제로 산소 생산 요구가 충족된 후에도 바다와 호수를 형성하기에 충분한 물이 남을 수 있을 만큼 충분한 얼음이 존재한다는 점을 지적합니다. 대기를 생성하는 데 사용되는 물의 총량은 화성의 알려지고 쉽게 접근할 수 있는 표면 얼음 매장량의 약 20%에 불과합니다. 이는 바다와 가스를 생성하기 위해 물을 함유한 혜성으로 화성에 지속적으로 폭격을 가하는 것과 같은 일부 극단적인 시나리오가 필요하지 않을 수도 있음을 의미합니다.
진짜 병목 현상은 에너지입니다. 연구에 따르면 물에서 충분한 산소를 분리하려면 최소한1.2×1025줄의 에너지; 1000년에 걸쳐 확산되더라도 약 380테라와트의 지속적인 전력 출력이 필요하며 이는 현재 지구의 연간 전 세계 에너지 소비량의 거의 20배에 해당합니다. 이번 연구는 현재 인류 문명 수준에서 이러한 에너지 규모를 제공하는 것은 거의 불가능하지만, 미래 세대에게는 전혀 기회가 없을 수도 있다는 결론을 내렸습니다.
따라서 저자가 제시하는 현실적인 길은 '화성 전체를 지구로 전환'하는 것을 즉각적으로 시도하는 것이 아니라, 먼저 폐쇄된 온실과 지역의 안정된 생활 공간 건설 등 보다 실현 가능한 중간 목표를 추진하는 것이다. 이러한 유형의 솔루션은 아직 실제 화성의 식민지화와는 거리가 멀지만 적어도 현재 기술로 달성할 수 있는 것에 더 가깝습니다. 연구의 전반적인 메시지는 분명합니다. 화성은 언젠가 지구와 비슷해질 수 있지만 이는 현재의 능력을 훨씬 뛰어넘는 매우 길고 비용이 많이 드는 프로젝트가 될 것입니다.