인류는 지구의 다양한 자원을 이용하여 문명을 발전시켜 왔습니다 그러나 지구의 자원은 한정되어 있으며, 인구 증가와 산업 발전으로 인해 자원 고갈이 우려되고 있습니다. 과연 우주에는 어떤 자원이 있고, 이를 탐사하고 가져올 수 있을가요. 오늘은 우주자원 탐사에 대해 알아보겠습니다.
우주 속 희귀자원
지구에서 희귀하지만 우주에서 흔한 원소들로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 헬륨(He) : 우주에서 수소 다음으로 가장 흔한 원소이지만, 지구에서는 지각의 약 0.0005%를 차지하는 희귀 원소입니다.
- 리튬(Li) : 우주에서 흔한 원소이지만, 지구에서는 지각의 약 0.006%를 차지하는 희귀 원소입니다.
- 베릴륨(Be) : 우주에서 흔한 원소이지만, 지구에서는 지각의 약 0.0002%를 차지하는 희귀 원소입니다.
- 인듐(In) : 우주에서 흔한 원소이지만, 지구에서는 지각의 약 0.00005%를 차지하는 희귀 원소입니다.
- 갈륨(Ga) : 우주에서 흔한 원소이지만, 지구에서는 지각의 약 0.0001%를 차지하는 희귀 원소입니다.
위 희귀자원이 잘 안느껴질 수 있다면 다음의 자원을 어떨까요. 우주에는 다이아몬드 비가 내리는 곳도 있습니다. 많이 멀긴 하지만, 40광년 떨어진 곳에 1/3이 황금으로 이루어진 행성도 있습니다. 또한 석유가 매우 풍부한 행성도 있습니다. 자원수급 측면에서도 우주는 관찰 할 가치가 충분한 곳 입니다.
주요 행성 별 희귀자원
①지구와 가장 가까운 달
달은 지구와 가장 가까운 천체 중 하나입니다. 행성 중 최초로 인간이 발을 디딘 곳이기도 합니다. 달의 경우엔 다음과 같은 이유로 희귀 자원이 많다고 알려 져 있습니다.
- 달의 형성 과정 : 달은 지구와의 충돌로 형성된 것으로 알려져 있습니다. 이 충돌로 지구의 지각과 맨틀의 일부가 우주로 날아가게 되었고, 이 물질들이 모여 달이 형성되었습니다. 따라서, 달에는 지구에서 희귀한 원소들이 풍부하게 존재할 가능성이 있습니다.
- 달의 표면 환경 : 달의 표면은 매우 춥고, 먼지가 많으며, 중력이 지구의 1/6에 불과합니다. 이런 이류로 달에는 대기가 없게 되었으며, 이러한 환경에서 지구에서 풍화 작용으로 사라지기 쉬운 원소들을 달에서는 많이 보존할 수 있었습니다. 따라서, 달의 표면에는 지구에서 희귀한 원소들이 풍부하게 존재할 가능성이 있습니다.
달에는 위와 같은 이유로 희귀 자원이 많이 있는것로 알려 져 있습니다. 이러한 달의 자원 가치로 인해 2020년대 이후 부터 미국을 비롯한 많은 나라들이 다시 달탐사를 계획하게 되었습니다. 달의 희귀자원에 대해 알아볼까요.
- 헬륨-3 : 헬륨-3는 핵융합 발전의 연료로 사용될 수 있습니다. 헬륨의 핵융합 발전은 기존의 원자력 발전보다 안전하고, 친환경적인 에너지원으로 주목받고 있습니다.. 또한 큰 양의 에너지를 방출할 수 있어서, 우주선의 연료로도 쓰이고 있습니다. 의료용으로 쓰이는데, 방사선 치료로 사용되며 암 치료에 쓰일 수 있는 자원입니다. 헬륨-3는 핵융합 발전을 통해 지구의 에너지 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 지구에서는 헬륨-3가 매우 희귀하지만, 달에는 지구의 약 100배에 달하는 양이 존재하는 것으로 추정됩니다.
- 삼중수소 : 삼중수소도 최근에 매우 주목받는 자원 중 하나입니다. 삼중수소는 핵융합 발전의 연료로 사용될 수 있습니다. 특히 기존 원자력보다 안전하고 친환경적인 에너지로 주목받고 있습니다. 또한 방사선치료에 활용되어 암세포를 사멸시킬 수 있는 역할을 합니다. 또 표지 화합물로 사용이 가능하여, 생체 내 물질의 이동을 추적할 수 있는 에너지 원 입니다. 삼중수소는 지구에서는 매우 희귀합니다. 지구의 지각에는 삼중수소가 극소량만 존재하고 있습니다. 우주선의 연료로 사용되는 삼중수소는 지구 대기 중에 존재하는 삼중수소 중 일부입니다. 하지만 달에는 지구의 약 100배에 달하는 양의 삼중수소가 존재하는 것으로 추정됩니다. 따라서, 달에서 삼중수소를 채굴한다면 지구의 에너지 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
- 리튬 : 리튬은 전기차 배터리, 2차전지 등의 원료로 사용되는 귀중한 원소입니다. 지구에서는 리튬이 희귀하지만, 달에는 지구의 약 10배에 달하는 양이 존재하는 것으로 추정됩니다. 리튬은 전기차 산업의 발전에 필수적인 원소로, 달에서 리튬을 채굴할 수 있다면 전기차 산업의 발전을 가속화할 수 있을 것입니다.
- 베릴륨 : 베릴륨은 우주선, 항공기 등의 구조재로 사용되는 고강도 금속입니다. 지구에서는 베릴륨이 희귀하지만, 달에는 지구의 약 20배에 달하는 양이 존재하는 것으로 추정됩니다. 베릴륨은 우주 산업의 발전에 필수적인 원소로, 달에서 베릴륨을 채굴할 수 있다면 우주 산업의 발전을 가속화할 수 있을 것입니다.
- 기타: 이외에도 달에는 희귀 금속인 인듐, 갈륨, 스칸듐 등이 존재할 것으로 추정되고 있습니다.
②지구와 환경이 비슷한 화성
화성은 미래 인류의 중간개척지로 여겨질 만큼, 지구와 가까우면서도 조건이 비슷한 곳 입니다. 현재도 많은 로봇이 화성을 탐사하고 있으며, 머지 않아 인류가 직접 갈 것으로 기대되는 행성이기도 합니다. 그곳엔 다음과 같은 자원이 존재하고 있습니다.
- 물: 화성의 극지방과 지하에는 얼음의 형태로 물이 존재할 것으로 추정됩니다. 물이 존재한다는 것은 생명체가 존재할 가능성이 있음을 의미합니다. 또한, 물은 식수, 산업용수, 농업용수 등으로 활용될 수 있습니다. 물의 경우에는 지구로 가져오기 보다는, 미래 인류의 화성 정착시에 꼭 필요한 자원으로 여겨지고 있습니다.
- 헬륨-3 : 화성의 대기에는 헬륨-3가 존재할 것으로 추정됩니다.
- 기타 : 철, 니켈, 구리, 리튬, 알루미늄, 인듐, 갈륨, 스칸듐 등이 존재할 것으로 추정되고 있습니다.
②토성의 위성 타이탄
토성의 위성인 타이탄은 지구와 비슷한 크기와 대기를 가지고 있는 천체입니다. 타이탄의 표면에는 액체 메탄과 에탄이 존재하며, 대기에는 메탄, 에탄, 아르곤, 질소 등이 포함되어 있습니다. 타이탄은 다양한 자원이 풍부한 것으로 알려져 있습니다. 대표적인 자원으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 석유와 천연가스 : 타이탄의 표면에는 액체 메탄과 에탄이 존재하며, 이는 석유와 천연가스의 원료가 됩니다. NASA의 카시니-하위헌스 탐사선은 타이탄의 표면에서 석유와 천연가스와 유사한 물질을 발견했습니다.
- 물 : 타이탄의 지하에는 액체 상태의 물이 존재할 것으로 추정됩니다. 탐사선은 타이탄의 지하에 액체 상태의 물이 존재할 가능성을 시사하는 증거를 발견했습니다.
- 금속 : 타이탄의 핵에는 철, 니켈, 구리, 납 등의 금속이 풍부하게 존재할 것으로 추정됩니다.
- 유기물 : 타이탄의 대기와 표면에는 다양한 유기물이 존재합니다. 탐사선은 타이탄의 대기에서 암모니아, 아세틸렌, 벤젠 등의 유기물을 발견했습니다.
다이아몬드 비가 내리는 행성
다이아몬드는 탄소로 이루어진 광물로, 우주에서 탄소는 가장 흔한 원소 중 하나입니다. 따라서, 탄소가 풍부한 환경에서 다이아몬드가 형성될 가능성이 있습니다. 현재까지 다이아몬드 행성은 발견되지 않았지만, 여러 행성에서 다이아몬드와 유사한 물질이 발견되었습니다. 예를 들어, 해왕성과 천왕성의 내부에서는 다이아몬드 비가 내리는 것으로 추정되고 있습니다.
또한, 2012년에는 지구로부터 약 40광년 떨어진 곳에서 금이 풍부한 행성으로 추정되는 55 Cancri e가 발견되었습니다. 이 행성의 질량은 지구의 약 8배이며, 지표의 약 3분의 1이 금으로 이루어져 있는 것으로 추정됩니다.
현재 진행중 혹은 예정중인 자원탐사
위와 같은 희귀 자원의 탐사를 위해 최근에도 활발한 유인, 무인 발사가 계획되고 실행되어지고 있습니다. 우주의 자원들은 앞으로 고갈될 지구의 자원을 대신할 수 있으며, 나아가 우주식민지 개척 시대를 앞당길 것으로 보고 있습니다.
①달
- 미국 : 아르테미스 계획을 통해 2025년까지 달에 여성 우주인을 보낼 계획이며, 달에서 자원 탐사도 진행할 예정입니다. 아르테미스 계획의 핵심 탐사선인 오리온은 이미 달 궤도에 진입했으며, 2025년에는 달 표면에 착륙할 예정입니다.
- 중국 : 창어 5호 탐사선을 통해 달에서 흙과 돌을 채취하여 지구로 귀환하는 데 성공했습니다. 창어 6호 탐사선은 달의 물 자원을 탐사할 예정입니다.
- 러시아 : 루나 25 탐사선을 통해 달의 극지방에 있는 물 자원을 탐사할 예정입니다.
②소행성
- 일본 : 하야부사 2호 탐사선은 소행성 류구에서 샘플을 채취하여 지구로 귀환하는 데 성공했습니다. 하야부사 3호 탐사선은 소행성 162173 류구를 2024년에 탐사할 예정입니다.
- 유럽 : 로제타 탐사선은 소행성 치리와 혜성 67P/추류모프-게라시멘코를 탐사했습니다. 로제타의 후속 탐사선인 프레임워크 탐사선은 소행성 162173 류구를 2024년에 탐사할 예정입니다.
- 미국 : OSIRIS-REx 탐사선은 소행성 베누에서 샘플을 채취하여 지구로 귀환할 예정입니다.
③혜성
- 유럽 : Rosetta 탐사선은 혜성 67P/추류모프-게라시멘코를 탐사했습니다. Rosetta의 후속 탐사선인 프레임워크 탐사선은 혜성 67P/추류모프-게라시멘코를 2024년에 탐사할 예정입니다.
- 미국 : 딥 임팩트 탐사선은 혜성 템펠 1에 충돌하여 혜성의 구성을 연구했습니다.
④화성
- 미국 : 퍼서비어런스 로버는 화성의 예제로스 크레이터에서 과학적 탐사를 수행하고 있습니다. 퍼서비어런스의 후속 탐사선인 로버티 로빈슨은 화성의 남극에 있는 얼음 자원을 탐사할 예정입니다.
- 유럽 : 엑소마스 탐사선은 화성의 대기와 표면을 탐사하고 있습니다. 엑소마스의 후속 탐사선인 엑소마스 2는 화성의 얼음 자원을 탐사할 예정입니다.
- 중국 : 창어 4호 탐사선은 화성의 남극에 착륙하여 과학적 탐사를 수행하고 있습니다. 창어 5호 탐사선은 화성의 토양과 기체를 채취하여 지구로 귀환할 예정입니다.
⑤목성, 토성
- 유럽 : 주노 탐사선은 목성의 대기와 내부 구조를 탐사하고 있습니다. 주노의 후속 탐사선인 주노 2는 목성의 위성 유로파를 탐사할 예정입니다.
- 미국 : 카시니-하위헌스 탐사선은 토성의 위성 타이탄과 엔셀라두스를 탐사했습니다.