전 지구 자기장이 없는 화성에서도 지구형 오로라 순환이 작동했다

NASA의 MAVEN 탐사선 자료에서 화성 남반구의 작은 지각 자기장 영역이 지구 오로라를 만드는 것과 같은 방식으로 태양풍 에너지를 순환시킨다는 증거가 확인됐다.

화성에는 행성 전체를 감싸는 자기장이 없지만 고대 암석에 남은 자기가 작은 자기권을 만들고 있었다.

마지막 조각은 이온 흐름이었다

지구의 Dungey 순환에서는 태양풍과 행성 자기장이 낮 쪽에서 다시 연결되고 입자가 밤 쪽을 거쳐 순환한다. 화성에서는 자기장과 전자 움직임은 보였지만 이온 흐름이 빠져 있었다. 연구팀은 MAVEN의 MAG, SWEA, STATIC이 동시에 측정한 자료에서 그 흐름을 찾아 다섯 요소를 연결했다.

지구보다 20배 작고 빠르다

논문은 화성 국소 순환의 공간 규모가 지구보다 약 20배 작다고 분석했다. 재연결 거리와 태양풍 속도로 환산한 순환 시간은 약 1분 규모이며, 화성 전리층에서는 초속 약 2km의 플라스마 흐름이 관측됐다.

화성 오로라 해석이 달라진다

국소 자기권의 재연결, 입자 가속, 전리층 흐름과 오로라를 하나의 물리 순환으로 설명할 수 있게 됐다. 태양풍이 화성 상층대기와 상호작용하고 대기가 우주로 빠져나가는 과정을 이해하는 비교 기준도 된다.

1분은 직접 잰 시간이 아니다

약 1분은 전체 순환을 처음부터 끝까지 추적한 측정값이 아니라 관측 규모와 태양풍 속도에서 계산한 추정치다. 연구는 대표 사례와 추가 사례를 제시했지만 화성 전체에서의 빈도나 모든 오로라를 설명하지는 않는다.

국소 자기장은 지구와 다르다

확인된 것은 화성 남반구 암석의 작은 지각 자기장 영역이다. 지구의 전 지구 자기장처럼 행성 전체를 보호하지 않는다. 다음 단계는 다른 지각 자기장 영역에서 같은 순환을 반복 검증하고 대기 유출과의 연결을 정량화하는 일이다.

공식 원자료

NASA MAVEN: instruments and significance of the Martian auroral cycle

Nature Communications: simultaneous magnetic-field, electron and ion observations