태양풍이 화성 상층 대기를 벗긴다. 지구에도 일어날까?

화성은 대기를 잃고 있습니다

지금 이 순간에도 태양풍이 화성의 대기를 벗겨내고 있습니다. 매초 약 100그램의 기체가 우주로 쓸려 나갑니다. 태양에서 사방으로 흘러나오는 희박한 입자 흐름입니다. 결코 멈추지 않습니다.

이 침식은 오늘날 화성을 춥고 메마른 세계로 만들었을지도 모릅니다. 지구도 매일 빠짐없이 같은 바람 속에 있습니다. 지구에서도 이런 일이 일어날까요? 혜성의 푸른 꼬리가 단서를 하나 보여줍니다.

혜성은 태양 가까이 가면 빛나는 머리와 긴 꼬리가 생깁니다. 혜성은 태양 주위를 도는 얼어붙은 기체와 암석과 먼지로 된 우주의 눈덩이입니다. 태양에 가까워질수록 꼬리는 더 길어집니다. 밝은 혜성엔 꼬리가 둘일 수 있습니다. 하나는 희미한 푸른 꼬리로 태양에서 곧장 멀어집니다.

혜성이 태양으로 떨어지든 바깥으로 날아가든 그렇습니다. 혜성이 떠날 때 꼬리는 앞쪽으로 뻗습니다. 태양 쪽에서 무언가가 계속 그 꼬리를 밀고 있습니다. 태양엔 또 이상한 점이 있습니다.

태양의 눈에 보이는 표면은 약 섭씨 5,500도입니다. 하지만 코로나(태양의 희박한 바깥 대기)는 최고 섭씨 200만 도입니다. 난로에서 멀수록 더 뜨거운 방 같습니다. 태양의 대기는 왜 표면보다 훨씬 더 뜨거운 걸까요?

과학자들은 수십 년 동안 답을 두고 논쟁해 왔고 지금도 그렇습니다. 이 푸른 꼬리를 태양에서 계속 밀어내는 건 무엇일까요?

무엇이 혜성 꼬리를 밀어낼까요?

푸른 꼬리는 혜성의 두 꼬리 중 하나입니다. 다른 꼬리는 먼지로, 햇빛이 태양 반대쪽의 완만한 곡선으로 밉니다. 푸른 꼬리는 전자를 잃어 전하를 띤 원자로 된 기체입니다. 그런 전하를 띤 원자를 이온이라고 하므로 이것은 이온 꼬리입니다. 이온 꼬리는 태양에서 곧장 멀어지는 꼬리입니다.

1987년 사진은 지구에서 본 하늘에 약 1,100만 킬로미터 뻗은 윌슨 혜성의 이온 꼬리를 보여줍니다. 1951년 독일 천문학자 루트비히 비어만은 이런 꼬리들을 연구했습니다. 그는 햇빛 압력은 이온 꼬리가 그렇게 빨리 밀려나는 걸 설명 못 할 만큼 약하다고 결론 냈습니다. 대신 그는 태양에서 입자들이 끊임없이 흘러나온다고 제안했습니다.

끊임없다는 건 가끔이 아니라 언제나라는 뜻입니다. 당시 유력한 견해는 태양이 가끔 폭발하듯 입자만 내뿜는다는 것이었습니다. 하지만 태양이 왜 계속 입자를 내뿜는지는 아무도 설명 못 했습니다.

거의 거절될 뻔한 논문

1958년 시카고대학교의 서른한 살 조교수가 이 질문에 답하려고 나섰습니다. 그의 이름은 유진 파커였습니다. 그는 태양의 바깥 대기가 백만 도를 훨씬 넘을 만큼 극도로 뜨겁다는 가정에서 출발했습니다. 열이 기체에 하는 일을 생각해 봅시다.

온도는 기체 입자가 움직이는 빠르기입니다. 난로 위 뚜껑 덮인 수프 냄비를 떠올려 보세요. 뚜껑이 뜨거운 증기를 되밀어 안에 가둡니다. 태양 주변 먼 우주엔 뜨거운 기체를 붙잡을 만큼 세게 미는 게 없습니다.

우주에는 뚜껑이 없습니다. 파커는 계산했습니다. 계산 결과는 사방으로 언제나 바깥을 향하는 흐름을 가리켰습니다. 그 흐름은 이동하며 가속해 결국 초음속이 됐을 것입니다.

소리보다 빠르면 초음속입니다. 오늘날 그 흐름을 태양풍이라 합니다. 첫 답입니다. 태양 바깥 대기는 중력이 붙잡기엔 너무 뜨거워 흘러나오고, 그것이 태양풍입니다. 혜성의 이온 꼬리를 태양에서 밀어내는 것도 바로 이 바람입니다.

모두가 납득한 것은 아니었습니다. 파커는 나중에 심사자가 논문 쓰기 전 도서관에서 시간을 보내 이 분야를 공부하라 했다고 회고했습니다. 하지만 파커에 따르면 심사자는 계산의 실수 하나도 지적하지 않았습니다. 논문은 두 번째 심사자에게 넘어갔고 결과는 거의 같았습니다.

학술지 편집자는 훗날 노벨상을 받은 천체물리학자 수브라마니안 찬드라세카르였습니다. 파커는 찬드라세카르가 자신의 연구실에 와서 "정말 이 논문을 발표하고 싶습니까?"라고 물었다고 회고했습니다. 파커는 두 심사자 모두 실제 오류를 찾지 못했다고 지적했고 찬드라세카르는 논문을 게재하기로 했습니다. 몇 년 뒤 찬드라세카르는 자신도 회의적이었지만 실제 반대 근거가 없어 게재해야 했다고 말했습니다.

논문은 1958년 《천체물리학 저널》에 "행성 간 기체와 자기장의 동역학"으로 실렸습니다. 물리학자 조지프 체임벌린은 경쟁 이론을 내놓았습니다. 그의 모형에서는 태양의 대기가 우주로 천천히 증발했습니다. 체임벌린은 그 기체가 지구 궤도에서 초속 약 18킬로미터일 거라 예상했습니다.

산들바람일까, 초음속 바람일까? 직접 나가 측정해야 했습니다.

바람 측정하기

첫 기회는 곧 찾아왔습니다. 1959년 소련에서였습니다. 루나 1호와 루나 2호에는 콘스탄틴 그린가우스 연구팀의 입자 검출기가 실렸습니다. 초속 50킬로미터보다 빠른 전하 입자를 검출했습니다. 하지만 입자가 오는 방향은 알 수 없었습니다.

NASA 역사 연표는 루나 1호를 태양풍 첫 측정 탐사선으로 기록합니다. 그래도 논쟁은 끝나지 않았습니다. 1962년 NASA의 매리너 2호가 금성으로 날아갔습니다. 다른 행성에 성공적으로 간 첫 우주선이었습니다.

NASA 제트추진연구소 마르시아 노이게바우어와 콘웨이 스나이더의 장비가 실렸습니다. 태양에서 곧장 오는 전하 기체를 초속 약 400에서 700킬로미터로 검출했습니다. 체임벌린의 산들바람보다 20배도 넘게 빠른 속도입니다. 초속 400킬로미터라면 2분도 안 되어 지구를 한 바퀴 돌 수 있습니다.

매리너 2호는 바람의 속도와 밀도와 성분을 처음으로 측정했습니다. 파커는 "태양풍은 24시간 내내 불고 있었다"고 했습니다. 체임벌린은 뒤에 증발 모형을 "지나치게 비현실적"이라 했습니다. 오늘날 태양풍이 대부분 양성자와 전자로 이뤄졌음을 압니다.

전자가 원자에서 떨어져 나갈 만큼 뜨거운 기체를 플라스마라고 합니다. 그러므로 태양풍은 하루도 빠짐없이 매초 태양에서 사방으로 흘러나오는 플라스마입니다.

표면보다 더 뜨겁다

파커의 답은 한 가지에 달려 있었습니다. 아주 뜨거운 바깥 대기였습니다. 대기가 그렇게 뜨겁다는 걸 어떻게 알았을까요? 코로나, 태양의 바깥 대기를 기억해 두세요. 개기일식 때 달의 검은 원반 주위를 감싸는 흰빛으로 코로나를 볼 수 있습니다.

1869년 일식 때 찰스 영과 윌리엄 하크니스는 코로나의 빛에서 각각 이상한 점을 발견했습니다. 그 빛을 여러 색으로 펼쳐 보니 녹색 부분에 아무도 설명할 수 없는 선이 하나 있었습니다. 일부는 새 원소에서 나온 빛이라 여겨 코로나늄이라 했습니다. 수수께끼는 70년 넘게 이어졌습니다.

1939년 발터 그로트리안은 코로나의 선 중 하나인 붉은 선이 전자 아홉 개를 잃은 철에서 나온다고 제안했습니다. 1943년 스웨덴 물리학자 벵트 에들렌은 코로나의 선 여러 개를 실험실 측정값과 일치시켰습니다. 유명한 녹색 선은 26개의 전자 중 13개를 잃은 철 원자에서 나옵니다. 녹색 선에는 기체 온도가 거의 200만 도여야 합니다.

코로나늄은 새로운 원소가 아니었습니다. 특별한 환경에 있는 평범한 철이었습니다. 1947년 스웨덴 물리학자 한네스 알벤은 코로나의 온도를 약 200만 켈빈으로 추정했습니다. 이런 온도에서는 켈빈과 섭씨가 사실상 같은 수치입니다. NASA는 수치를 이렇게 제시합니다. 표면은 약 섭씨 오천오백 도이고

코로나는 최대 200만 도, 핵은 약 1,500만 도입니다. 핵은 태양이 에너지를 만드는 곳이니 뜨거운 것이 말이 됩니다. 바깥으로 갈수록 점점 더 차가워질 거라고 예상하게 됩니다. 그런데 표면 바로 위에서는 온도가 수백 배로 뛰어오릅니다.

그 열에는 한 가지 더 알아둘 점이 있습니다. 열은 온도와 달리 입자가 실제 전달하는 에너지의 양입니다. 코로나는 온도는 극도로 높지만 밀도는 아주 낮습니다. 입자가 너무 적어서 전달하는 열도 아주 적습니다.

불꽃 막대 불꽃처럼 아주 뜨겁지만 작아 손을 태우진 못합니다.

누가 코로나를 가열할까요?

코로나는 왜 뜨거울까요? 과학자들은 이를 코로나 가열 문제라 부릅니다. 주된 용의자는 둘입니다. 첫 번째는 파동입니다. 태양 표면 아래 뜨거운 기체는 계속 뒤섞입니다.

태양 자기력선을 긴 기타 줄로 생각해 보세요. 이 뒤섞임이 자기력선을 흔들어 코로나로 파동을 보낼 수 있고, 그 파동은 전하 입자에 에너지를 줍니다. 이 파동은 한네스 알벤의 이름을 따 알벤 파동이라고 부릅니다. 두 번째 용의자는 나노플레어입니다.

플레어는 태양의 갑작스러운 에너지 폭발이고 나노플레어는 아주 작습니다. 꼬인 자기력선이 끊어졌다가 다시 연결되면 에너지가 방출됩니다. 이 과정을 자기 재연결이라고 부릅니다. 태양 전체의 많은 작은 폭발이 쌓이면 큰 열이 될 수 있습니다.

둘 다 역할할 수 있습니다. 하지만 실제 문제가 있었습니다. 태양풍은 지구에 올 때 이미 변합니다. 느린 태양풍은 일억 오천만 킬로미터를 약 나흘 동안 지구까지 오는 동안 섞여 원래 성질을 많이 잃습니다.

파커 태양 탐사선 팀의 과학자 누르 라우아피는 결코 코로나 안을 직접 재지 않고서는 코로나 가열 문제를 완전히 풀 수 없음을 깨달았다고 말했습니다. 그래서 NASA는 그곳으로 가기로 했습니다.

코로나 속으로 날아가기

2018년 8월 12일, NASA는 파커 태양 탐사선을 발사했습니다. 살아 있는 사람의 이름을 딴 최초의 NASA 임무였습니다. 당시 91세였던 유진 파커는 팀과 함께 발사를 지켜봤습니다. 탐사선은 살아남기 위해 방열판 뒤를 날아갑니다.

방열판 앞면은 약 섭씨 1,370도까지 올라가지만 뒤의 장비는 약 29도를 유지합니다. 이유 하나는 코로나가 극도로 뜨겁지만 아주 희박하다는 것입니다. 2021년 4월 28일, 여덟 번째 근접 비행 중 탐사선은 처음으로 코로나 안으로 들어갔습니다. NASA는 우주선이 "태양을 만졌다"고 발표했습니다.

실제로 통과한 것은 알벤 임계면이라는 보이지 않는 경계였습니다. 그 안쪽에서는 태양의 중력과 자기장이 대기를 여전히 붙잡아 둡니다. 바깥쪽에서는 바람이 너무 빨라져 파동이 태양으로 되돌아갈 수 없습니다. 바람이 풀려납니다. 태양 대기의 바깥 경계라고 생각하면 됩니다.

그때도 탐사선은 태양 표면에서 약 1,300만 킬로미터 위에 있었습니다. 2024년 12월 24일에는 태양 표면에서 610만 킬로미터까지 다가갔습니다. 인간이 만든 어떤 물체보다 가까웠습니다. 속도는 시속 약 69만 킬로미터로, 인류가 만든 물체 가운데 가장 빨랐습니다. 근접 비행은 반복됐고, 2026년 9월 4일 29번째 근접 통과를 했습니다.

임무는 2029년까지 연장됐습니다. WISPR 카메라는 태양을 떠나는 태양풍을 역대 가장 가까이서 촬영했습니다. NASA 수석 과학자 니키 폭스는 "우리는 모델뿐 아니라 눈으로 지구 우주 기상 위협의 시작을 본다"고 말했습니다. 유진 파커는 그 모든 것을 보지 못했습니다. 2022년 3월 94세로 세상을 떠났습니다.

그렇다면 우주선은 무엇을 찾아냈을까요? 파커 태양 탐사선은 태양 가까이 태양풍에 갑작스러운 자기장 꺾임이 가득함을 발견했습니다. 자기장은 급격히 휘었다 S자처럼 되돌아옵니다. 이를 스위치백이라 합니다. 2022년 3월 25일 유럽과 NASA가 운영하는 솔라 오비터가 이를 처음 촬영했습니다.

메티스는 태양의 밝은 원반을 가려 주변의 희미한 코로나를 보는 장비입니다. 사진은 우주로 열린 자기력선이 태양으로 돌아오는 고리 선과 만나 재연결된다는 모형과 맞았습니다. 과학자들은 이 과정이 태양풍 가속에도 도움을 줄 수 있다고 말합니다. 솔라 오비터는 2020년 공개된 첫 사진에서 다른 것도 발견했습니다.

태양 곳곳의 작은 섬광을 연구팀은 "모닥불"이라 불렀습니다. 각각의 크기는 지구에서 보이는 태양 플레어보다 약 100만 배에서 10억 배 작습니다. 연구팀 과학자 프레데리크 오셰르는 이것들이 "태양 코로나 가열에 가장 크게 기여할 수도 있다"고 했습니다. 그럴 수도 있지만 아직 누구도 입증하지 못했습니다.

빠른 태양풍은 코로나의 어두운 영역인 코로나 구멍에서 쏟아집니다. 코로나 구멍은 자기장이 태양으로 되돌아오는 고리를 만들지 않아 바람이 곧장 나가는 코로나의 어두운 영역입니다. 2023년 스튜어트 베일 연구팀은 파커 태양 탐사선으로 빠른 태양풍의 발원지 가까이를 살폈습니다. 태양풍은 거대한 세포처럼 늘어선 작은 흐름으로 도착했습니다.

태양 표면 기체가 오르내리는 세포 하나하나는 가로 약 6만 킬로미터였습니다. 연구팀은 빠른 태양풍 에너지가 자기 재연결에서 나온다고 결론 냈습니다. 재연결은 코로나 구멍 바닥에서 일어나며, 에너지는 궁극적으로 태양 자기장에서 나옵니다. 2024년 다른 연구팀이 같은 태양풍 흐름을 두 번 포착했습니다.

2022년 2월, 파커 태양 탐사선은 태양 가까이에서 그 흐름을 측정했습니다. 솔라 오비터는 더 먼 곳, 금성 궤도 근처에서 같은 흐름을 측정했습니다. 두 지점 사이를 지나며 태양풍 속 알벤 파동은 에너지를 잃었습니다. 계산 결과 파동이 잃은 에너지는 빠른 태양풍을 데우고 가속하기에 충분했습니다.

하지만 한 사건이어서 다른 연구자들이 그 점을 지적했습니다. 2024년 다른 연구는 코로나 안에서 완성된 스위치백을 못 찾았습니다. 그래서 정확히 어디서 만들어지는지는 더 알기 어렵습니다. 2023년 유럽우주국은 코로나 가열은 "여전히 치열한 논쟁 중"이라고 정리했습니다.

조각들은 맞춰지고 있지만 코로나 가열 문제는 끝나지 않았습니다. 파동과 작은 폭발은 각각 일부 역할을 할지도 모릅니다.

빠른 바람, 느린 바람, 그리고 나선

태양을 떠난 태양풍이 모두 같은 속도로 부는 것은 아닙니다. 코로나 구멍의 빠른 태양풍은 초속 500에서 800킬로미터입니다. 지구 궤도 근처에서는 느린 태양풍이 가장 흔하고 속도는 초속 약 400킬로미터입니다. 태양이 조용할 때는 보통 양극 위에 커다란 코로나 구멍이 하나씩 있습니다.

율리시스는 태양 양극 위 높은 곳을 날며 빠른 태양풍 평균 속도를 측정했습니다. 초속 약 750킬로미터였고, 적도 근처 느린 태양풍은 약 400킬로미터였습니다. 빠른 태양풍이 느린 것을 따라잡으면 밀려듭니다. 강한 자기장의 고밀도 영역이 생기며, 공동회전 상호작용 영역이라 합니다.

이 영역이 지구를 휩쓸고 지나가면 지자기 폭풍을 일으킬 수 있습니다. 이는 지구 자기장의 교란으로, 보통 경미하거나 중간 정도입니다. 태양풍은 태양의 자기장도 함께 바깥으로 실어 나릅니다. 그리고 태양은 약 27일에 한 바퀴씩 자전합니다.

회전하는 정원 스프링클러를 보세요. 물방울은 곧장 날지만 물줄기는 나선형으로 휩니다. 태양의 자기장도 똑같은 종류의 나선으로 감깁니다. 지구 근처에서는 자기장 선들이 평균 약 45도의 각도로 태양풍의 경로를 가로지릅니다. 파커는 1958년 이론에서 이 나선을 예측했고, 그의 이름을 따 파커 나선이라 부릅니다.

태양계 주변의 거품

태양풍은 얼마나 멀리 갈까요? 모든 행성을 지나 별 사이의 희박한 기체와 부딪칠 때까지 갑니다. 태양풍은 태양 주위에 태양권이라는 거대한 거품을 만듭니다. 거리는 천문단위로 잽니다. 1단위는 지구와 태양 사이 거리 약 1억 5천만 킬로미터입니다.

2004년 12월 보이저 1호는 태양에서 약 94천문단위 떨어진 종단 충격파를 통과했습니다. 태양풍이 바깥 기체를 밀기 시작하며 갑자기 느려지는 곳입니다. 2012년 8월 25일, 약 122천문단위에서 보이저 1호는 거품의 경계인 태양권계면을 통과했습니다. 태양에서 우리보다 122배 더 먼 곳입니다.

보이저 1호 플라스마 장비는 1980년에 멈춰 태양풍을 직접 못 쟀습니다. 보이저 2호의 장비는 계속 작동했습니다. 2018년 11월 5일 보이저 2호는 태양풍 속도의 급격한 하락을 기록했습니다. 그 뒤에는 태양풍 흐름을 전혀 감지하지 못했습니다.

보이저 2호는 태양풍을 벗어나 성간 우주로 들어갔습니다. 태양풍의 끝은 태양계 경계를 정하는 한 방법입니다.

지구의 방패와 오로라

이 바람 속의 지구로 돌아가 봅시다. 지구에는 나침반 바늘을 북쪽으로 향하게 하는 자기장이 있습니다. 태양풍은 이 자기장을 누르며 행성 주위에 자기권이라는 보호 공간을 만듭니다. 태양을 향한 쪽에서는 태양풍이 이를 압축하고, 밤쪽에서는 긴 꼬리 모양으로 늘입니다.

흔한 설명은 오로라가 태양풍 입자가 대기로 곧장 떨어져 생긴다고 말합니다. 미국 해양대기청은 이를 다르게 설명합니다. 오로라를 만드는 전자는 지구 밤쪽의 긴 꼬리에서 에너지를 얻습니다. 전자들은 자기력선을 따라 극지방으로 질주합니다.

지상 80에서 500킬로미터 높이에서 전자가 산소와 질소에 부딪치고 이들이 빛을 냅니다. 태양풍은 에너지를 공급하지만 비처럼 내려오지는 않습니다. 큰 폭풍이 일면 극지방 주변의 오로라 고리가 바깥으로 퍼져 극지에서 훨씬 먼 곳에서도 보입니다. 2024년 5월, 시민 과학 프로젝트 오로라사우루스에는 55개국에서 6,000건이 넘는 오로라 보고가 들어왔습니다.

일본에서는 하늘 관측자들이 이례적인 자홍색 오로라를 촬영했습니다.

바람이 폭풍이 될 때

2024년 5월 폭풍은 일상 태양풍 때문이 아니었습니다. 때로 코로나는 플라스마와 자기장으로 이루어진 거대한 구름을 한꺼번에 내뿜습니다. 이를 코로나 질량 방출(CME)이라고 합니다. 태양풍이 꾸준한 바람이라면 CME는 갑작스러운 돌풍입니다.

가장 빠른 것은 불과 15에서 18시간 만에 지구에 도달합니다. CME가 충돌하면 지구 자기장을 크게 흔들 수 있고, 이 역시 지자기 폭풍이며 대개 훨씬 강합니다. 해양대기청은 이 폭풍을 약한 G1부터 극심한 G5까지 등급을 매깁니다. 1859년 9월 1일, 리처드 캐링턴과 리처드 호지슨은 태양에서 흰 빛이 번쩍이는 것을 보았습니다.

인류가 일반 백색광으로 관측한 최초의 태양 플레어였습니다. 약 17시간 뒤 거대한 폭풍이 지구를 덮쳤고, 9월 2일과 3일 밤하늘은 오로라로 가득 찼습니다. 당시 전 세계에는 약 20만 킬로미터의 전신선이 있었고, 그 네트워크 상당 부분은 8시간 이상 쓸 수 없었습니다. 1989년 3월 13일 새벽 2시 44분, 폭풍이 캐나다 퀘벡의 전력망을 강타했습니다.

1분도 안 돼 전력망 전체가 멈췄습니다. 수백만 명이 9시간 넘게 전기를 잃었습니다. 몬트리올 지하철이 멈췄고 오로라는 플로리다와 쿠바 남쪽에서도 보였습니다. 퀘벡 대부분은 전기가 잘 통하지 않는 단단한 암석으로 된 거대한 지각 위에 있습니다. 폭풍 때

땅을 통과하던 전류는 더 쉬운 길인 긴 송전선을 따라 흘렀습니다. 2022년 2월 3일, 스페이스X는 스타링크 위성 49기를 발사했습니다. 위성들은 최저 약 210킬로미터까지 내려가는 낮은 궤도에 풀려났습니다. 다음 날 지자기 폭풍이 상층 대기를 가열해 부풀렸습니다.

더 짙어진 공기는 이전 발사 때보다 위성의 항력을 최대 50퍼센트 높였습니다. 스페이스X는 49기 중 최대 40기가 다시 떨어져 불탈 거라 했고, 뒤 추적은 38기로 집계했습니다. 2024년 5월 10일, 20여 년 만에 가장 강한 폭풍이 닥쳤습니다. 해양대기청 등급의 최고인 G5였고, 20여 년 만에 처음이었습니다.

이제는 우주 날씨 과학자 제니퍼 개넌의 이름을 따 개넌 폭풍이라 부릅니다. 미국 중서부에서는 GPS 안내 트랙터 일부가 파종철에 경로를 벗어나거나 멈췄습니다. 캔자스주립대 분석은 GPS 안내에 의존한 농장이 미화 약 1만 2,000에서 1만 7,000달러를 잃었을 수 있다고 추정했습니다. 미 항공우주국의 아이스샛 2호 위성은 자체 보호를 위해 안전 모드로 전환했습니다.

2026년 10월 10일, 이틀 전 태양을 떠난 CME가 지구에 도착했습니다. 그날 저녁 미국 해양대기청은 G3, 즉 강한 지자기 폭풍을 보고했습니다. 태양 활동은 약 11년 주기로 오르내리며 현재 주기는 2024년 10월에 정점을 찍었습니다. 2019년 예보관들은 더 약한 정점을 예상했지만 실제 정점은 훨씬 강했습니다.

15분에서 60분

폭풍을 미리 볼 수 있을까요? 지구와 태양 사이에는 우주선이 태양과 일직선에 머무는 지점이 있습니다. 지구에서 약 150만 킬로미터입니다. 이를 라그랑주점 L1이라고 부릅니다. 그곳 위성은 태양풍이 우리에게 닿기 전에 먼저 만납니다.

그곳 우주선은 보통 15에서 60분 앞서 경고합니다. 오랫동안 해양대기청의 디스커버 위성이 맡았고, 2026년 6월 새 위성으로 바뀌었습니다. 그 우주선은 2025년 9월 24일 발사됐고 지금은 솔라 원이라고 불립니다. 2026년 6월 이 위성은 우주 날씨 감시만을 위해 만든 미국 최초 위성으로 공식 임무에 들어갔습니다.

태양 원반을 가려 코로나를 보는 카메라인 코로나그래프는 CME 사진을 30분 안에 예보관에게 보낼 수 있습니다. 기존 SOHO는 사진을 예보관에게 보내는 데 최대 8시간 걸릴 수 있습니다. 해양대기청 우주기상예측센터장 클린턴 월리스는 "행동할 시간이 더 생긴다"고 간단히 말했습니다.

태양풍이 화성에서 빼앗는 것

처음 이야기한 화성으로 돌아가 봅시다. 화성에는 전 지구적 자기장이 없습니다. 그래서 태양풍은 상층 대기에 직접 닿아 전하를 띤 입자를 우주로 실어 나릅니다. 2015년 NASA의 메이븐 탐사선은 매초 약 100그램의 기체 손실을 측정했습니다.

태양 폭풍이 일면 손실은 크게 늘어납니다. 메이븐 수석 과학자 브루스 자코스키는 매일 금전등록기에서 동전 몇 개를 훔치면 시간이 지나 쌓인다고 비유했습니다. 수십억 년 동안 이는 화성이 더 습한 세계에서 얇은 대기만 남은 오늘날의 춥고 메마른 행성으로 변한 과정을 일부 설명할지도 모릅니다. 지구도 이렇게 대기를 잃을까요? 자기장이 우리를 보호한다고 말하기 쉽습니다.

하지만 일부 과학자는 다릅니다. 2018년 연구는 측정값 비교로 지구, 화성, 금성이 비슷한 속도로 대기를 잃는다고 밝혔습니다. 금성에는 전 지구적인 자기장이 없지만 아주 두꺼운 대기가 있습니다. 연구진은 자기장만으로는 대기를 보호하기에 충분하지 않으며

어떤 경우엔 자기장이 심지어 극지방 근처 기체 탈출을 도울 수도 있다고 주장했습니다. 화성은 작고 중력도 약합니다. 자기 방패는 일부일 뿐일지도 모릅니다.

그렇다면 태양풍이란 무엇일까요?

그렇다면 태양풍은 무엇일까요? 태양 대기가 너무 뜨거워 머물지 못하고 초속 수백 킬로미터로 사방에 흐르는 것입니다. 아무도 알기 전부터 혜성 꼬리를 길게 밀었습니다. 젊은 물리학자가 이를 예측했고 두 심사자는 거절했으며 금성으로 가던 우주선이 측정했습니다.

태양풍은 나선으로 감기고 행성 너머에 거품을 만들며 우리 하늘을 밝히고 화성 대기를 천천히 벗겨냅니다. 어디서 올까요? 표면보다 수백 배 뜨거운 코로나에서 옵니다. 과학자들은 코로나를 계속 지나는 탐사선 도움으로 이유를 아직 밝히고 있습니다. 다음에 혜성을 보면 희미한 푸른 꼬리를 찾아보세요. 태양이 계속 바람을 내보내 꼬리는 태양 반대쪽을 가리킵니다.