퍼서비어런스, 우주복 소재에 붙은 화성 먼지 측정…100나노미터 초미세 입자 확인

NASA 화성 탐사차 퍼서비어런스가 자신이 싣고 다니는 우주복 소재 조각에 달라붙은 화성 먼지를 측정했다. 연구팀은 지금까지 화성에서 측정된 것보다 훨씬 작은, 지름 2.5마이크로미터 이하의 미세 입자와 약 100나노미터의 초미세 입자를 확인했다고 밝혔다. 일부는 사람의 폐와 혈류까지 들어갈 수 있는 크기다. 연구 결과는 미국립과학원회보(PNAS)에 27일(현지시간) 실렸다.

어떻게 측정했나

퍼서비어런스에는 우주복 소재 조각 5개가 실려 있다. 한 변이 약 20mm인 이 조각들은 암석 속 유기물을 찾는 장비 SHERLOC의 보정판에 붙어 있다. NASA 사진 설명에 따르면 조각에는 헬멧 바이저에 쓰는 폴리카보네이트, 우주비행사 장갑 손바닥에 쓰는 벡트란(Vectran), 오쏘패브릭(Ortho-Fabric), 두 종류의 테플론이 포함돼 있다. 과학자들은 화성 환경에서 이들 소재가 어떻게 변하는지 보려고 실었다.

분석은 X선 장비 PIXL이 맡았다. PIXL의 보정판에도 테플론과 현무암질 유리가 붙어 있다. 테플론에는 PIXL이 직접 감지할 수 있는 원소가 없어서, 이 시료에서 잡히는 X선 신호는 그 위에 쌓인 먼지에서 나온 것이다. 제1저자인 워싱턴대 세인트루이스 스콧 반봄멜 박사는 퍼서비어런스 과학팀원이다. 측정은 1,645화성일에 걸쳐 이뤄졌다.

확인된 것

기존 화성 먼지 측정은 약 3마이크로미터까지만 구분했다. 이번에 PIXL은 2.5마이크로미터 이하의 미세 입자와 약 100나노미터의 초미세 입자를 새로 잡아냈다. PIXL의 테플론과 SHERLOC의 벡트란에 붙은 입자는 평균 약 2마이크로미터였고, PIXL의 현무암질 유리와 SHERLOC의 테플론에서는 100–300나노미터 크기까지 내려갔다.

NASA는 정전기가 어떤 크기의 입자가 어떤 표면에 붙는지를 정하는 것으로 보인다고 설명했다. 먼지 알갱이는 공기 중에서 서로 부딪히며 전기를 띠고, 소재마다 끌어당기는 입자 크기가 다르다는 것이다. 가장 작은 입자는 수년간의 주행과 시추를 거치고도 붙어 있었다. 우주복 바깥층에 흔히 쓰이는 테플론 같은 유기 고분자는 미세 먼지를 잘 모았다. 먼지를 덜 모으는 소재도 있어, 앞으로 소재와 코팅을 고르는 데 참고가 될 수 있다고 NASA는 밝혔다.

화학 조성은 앞선 탐사에서 측정된 철·황이 풍부한 먼지와 일치했다. PIXL은 인이 많이 들어 있고 황산칼슘으로 보이는 신호도 찾았다. NASA는 화성 먼지가 달 먼지보다 덜 거칠고, 황·염소·철이 많으며 실리카 함량도 더 높다고 설명했다.

건강과 설계에 주는 의미

NASA에 따르면 지구에서는 2.5마이크로미터 이하 입자가 건강에 해롭다고 알려져 있고, 초미세 입자는 코 안쪽에서 뇌까지 이동할 수 있다는 연구도 있다. 화성 먼지에는 갑상샘 기능을 방해할 수 있는 과염소산염과 세포를 손상할 수 있는 반응성 철이 들어 있다. 과학자들은 위험이 먼지의 양과 노출 시간에 달렸다고 본다. 설계 방안으로는 슈트포트(suitport)와 이중 챔버 에어록이 거론됐다. 거주 공간으로 들어오는 먼지를 줄일 수 있다는 것이다.

린지 헤이스 NASA 본부 행성과학부 임시 부장은 “먼지는 아폴로 계획 이후 표면 탐사의 난제였다”고 말했다. 반봄멜 박사는 “가장 작은 입자가 남는다”며, 그 입자들이 유인 탐사의 생명 유지 장치에 가장 큰 과제라고 했다. 케이티 스택 모건 퍼서비어런스 프로젝트 과학자(JPL)는 탐사차의 기술 시연과 우주복 시료가 인간 탐사에 대비하는 데 도움이 된다고 말했다.

한계

이번 측정은 실제 우주복이 아니라 보정판에 붙은 소재 조각을 대상으로 했다. NASA가 공개한 자료에는 먼지 농도나 노출 기준치가 제시되지 않았고, 건강 위험은 먼지의 양과 노출 시간에 따라 달라지는데 이번 연구가 이를 정량화하지는 않았다. 이 기사는 NASA 보도자료를 근거로 했으며 PNAS 논문 원문은 열람하지 못했다.