영화 마션, 화성에서 감자 재배가 진짜 가능할까?

영화 마션은 주인공 마크 와트니의 화성 생존기를 다룬 영화이다. 마크 와트니의 삶에 대한 의지는 많은 관객에게 큰 감동을 주었다. 그런데 한국에서는 마크 와트니의 생존기보다 더 화제가 되었던 것이 있다. 그것은 다름 아닌 감자이다. 마크 와트니는 부족한 식량 문제를 해결하기 위해 화성에서 감자를 재배 시작한다. 그리고 마크 와트니는 화성에서 감자 재배를 성공적으로 해낸다. 그렇다면 실제로 마크 와트니의 방법을 사용하면 화성에서 감자 재배가 진짜 가능할까? 

 

영화 마션 포스터, 우주 헬멧을 쓴 주인공

 

 

영화 [마션] 무료 다시보기 

 

 

 

 

 

화성 감자 재배 방법 현실 가능성 분석

 

첫 번째 방법, 온실 만들기

화성에 홀로 남겨진 마크 와트니에게는 300일 분의 식량밖에 없다. 하지만 마크 와트니는 구조선이 도착할 때까지 500일 넘게 화성에서 버텨야 한다. 그래서 그는 화성에서 살아남기 위해 감자를 재배해서 식량을 조달했다. 화성에서 감자를 재배하는 일이 실제로 가능한 일일까? 실제로 감자는 매우 척박한 환경에서도 잘 자라는 작물이다. 이 영화에서 다른 작물이 아닌 감자를 재배하는 것도 이런 이유 때문이었을 것이다. 감자가 자라기 위해서는 적정한 대기 환경, 산소, 토양, 물이 필요하다. 먼저 알아볼 것은 대기 환경이다. 영화 속에서 마크 와트니는 감자 재배를 위해 온실을 만든다. 왜냐하면 화성의 평균 온도는 영하 80도이기 때문이다. 게다가 화성의 겨울은 식물은 물론 사람의 활동도 불가능할 정도이다. 그리고 태양이 내뿜는 방사능은 지구의 생명체에게 매우 치명적이다. 그래서 지구에는 태양 방사능을 차단하는 자기장이 있다. 하지만 화성은 자기장이 없다. 그래서 마크 와트니가 화성에서 감자 재배를 하기 위해서는 태양 방사능을 막아줄 온실이 꼭 필요하다. 그럼 실제로 화성에서 감자 온실 재배는 가능한 것일까? 폴 소코로프 박사는 가능할 것이라고 말했다.(링크:참고자료) 폴 소코로프 박사는 미국의 화성 사막 연구센터 승무원이자 식물학자이다. 그의 말에 따르면 화성에 온실을 설치하고 나머지 재배 조건을 맞춰준다면 작물 재배는 충분히 가능하다고 말했다. 하지만 화성에서 온실 없이 작물 재배를 하는 것은 많은 연구와 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상된다고 한다.

두 번째 방법, 산소 만들기

두 번째로 감자 재배에 필요한 것은 산소이다. 화성 공기의 주 성분은 이산화탄소인데 그 비율이 95%나 된다. 하지만 산소는 감자 재배뿐만 아니라 마크 와트니를 위해서도 꼭 필요한 것이다. 산소가 있어야 마크 와트니와 감자가 호흡을 할 수 있다. 그리고 산소가 있어야 감자 재배에 필요한 물도 만들 수 있기 때문이다. 이 상황에서 마크 와트니는 비교적 쉽게 산소를 만들어냈다. 왜냐하면 화성기지에는 산소 발생기가 있기 때문이다. 산소 발생기는 이산화탄소에서 산소만 분리해 내는 기계이다. 하지만 여기서 새로운 문제가 생긴다. 화성의 기압은 지구 기압의 1%밖에 되지 않는다. 기압은 공기의 무게로 인해 발생하는 압력이다. 쉽게 말해 지구 공기는 많고 무겁지만 화성 공기는 적고 가볍다. 그래서 마크 와트니는 화성의 공기(이산화탄소)를 모아서 산소 발생기에 주입하는 일이 불가능한다. 그렇다면 마크 와트니는 어떻게 이산화탄소를 이용해서 산소를 만들었을까? 운이 좋게도 마크 와트니의 화성기지에는 이미 이산화탄소가 저장되어 있는 고압용기가 있었다. 마크 와트니는 이 고압용기를 자신의 막사에 연결한다. 그리고 그는 10 화성일동안 125리터의 이산화탄소를 만든다 그리고 이 이산화탄소를 산소 발생기에 넣어 125L의 산소 발생기를 만든 것이다. 마크 와트니가 산소를 만들기 위해 사용한 방법은 실제로도 가능한 일이라고 한다. (링크:참고자료) 실제로 우주 정거장에 산소를 공급하는 방법은 마크 와트니의 방법과 비슷한다. 물은 수소 분자 2개, 산소 분자 1개가 합쳐진 것이다. 국제 우주 정거장에서는 전기를 이용해 물에서 산소 분자를 분리해 산소를 만든다. 그리고 그들은 이산화탄소를 이용해 산소를 다시 물로 만든다. 그들은 이 물로 다시 산소를 만든다. 그리고 이 산소를 다시 물로 만든다. 이러한 순환 과정을 통해 우주 비행사들은 끊임없이 물과 산소를 공급받을 수 있는 것이다.

세 번째 방법, 물 만들기

마크 와트니는 산소를 확보한 뒤 감자 재배에 필요한 물을 만든다. 마크 와트니는 물을 만들기 위해 산소를 이용한다. 이때 그는 로켓의 연로인 '하이드라진'을 '이리듐'을 촉매로 사용해 분리한다. 하이드라진은 두 개의 질소가 있다. 각각의 질소는 수소를 두 개씩 가지고 있다. 마크 와트니는 이리듐 위에 하이드라진을 붓는다. 이 방법으로 마크 와트니는 하이드라진의 질소와 수소의 결합을 끊고 네 개의 분리된 수소원자를 만든다. 앞서 설명한 것처럼 물은 수소 분자 2개와 산소 분자 1개로 이루어져 있다. 마크 와트니는 하이드라진에서 분리해 낸 수소 원자에 산소 발생기로 만든 산소를 결합시켜 물을 만들어낸 것이다. 이론만으로는 충분히 가능한 일이다. 하지만 실제로 마크 와트니의 방법은 굉장히 위험하다고 한다. 영화에서 보면 마크 와트니가 이리듐에 하이드라진을 쏟았을 때 작은 폭발이 일어난다. 하지만 실제로 이 방법을 사용할 때 조금이라도 계산이 달라지면 엄청난 폭발이 일어난다. 그리고 마크 와트니는 이리듐을 촉매로 사용할 때 작은 크기의 불을 사용하지만 이리듐은 1,200도 이상의 온도가 있어야 처리가 가능하다. 이처럼 영화 속 방법과 실제의 방법은 다소 차이가 있다. 그리고 영화처럼 감자를 재배하기 위해서는 300그램에서 600그램의 수분이 필요하다. 하지만 마크 와트니의 방법으로는 그만큼의 물을 얻기 어렵다. 그렇다면 실제로 우주 비행사들은 우주에서 어떻게 물을 사용할까? 실제로 국제 우주 정거장에서는 지구에서 가져온 물을 정화해서 사용한다. 그리고 그들은 산소와 수소를 결합하는 방식으로 물을 만들어 사용하기도 한다.(링크:참고자료)

네 번째 방법, 감자를 심을 적절한 흙 만들기

감자 재배를 위해 마지막으로 필요한 것은 영양소와 박테리아가 많은 흙이다. 하지만 실제로 화성의 흙은 영양소나 박테리아가 전혀 없다. 또한 화성의 흙은 수분을 굉장히 빨리 빨아들이고 빨리 배출한다. 그래서 화성의 흙은 매우 건조하다. 마크 와트니는 이러한 문제를 해결하기 위해 화성의 흙에 동료의 대변과 자신의 대변을 섞는다. 이것은 과거에 농사를 지을 때 사용하던 방법이다. 이것을 비료로 사용하면 흙의 성질을 바꿀 수 있다. 그리고 화성의 흙이 수분을 배출하는 속도를 줄일 수 있다. 하지만 마크 와트니가 사용할 수 있는 대변은 그 양이 정해져 있다. 그래서 그는 동료의 것을 사용하기로 한다. 하지만 그것은 건조된 상태이다. 따라서 그것에는 감자 재배에 필요한 박테리아가 전혀 없다. 마크 와트니는 동료의 대변에 자신의 대변을 물과 함께 섞는다. 그렇게 만들어진 비료는 박테리아가 충분하다. 마크 와트니의 방법을 사용하면 화성의 흙에 작물을 재배할 수 있을까? 2019년에 와게닝겐 대학 연구진은 한 가지 실험을 했다. 그들은 화성의 흙과 비슷한 조건의 흙을 만들고 그 흙에 비료를 넣어 갖가지 작물 재배를 했다. 그 결과는 성공적이었다. (링크:참고자료) 와게닝겐 대학 연구진들은 이 방법으로 호밀, 토마토 등을 재배할 수 있었다고 한다. 미국의 NASA도 비슷한 실험을 했다. 그들도 토마토, 밀을 재배하는 데 성공했다. 이런 실험들로 봤을 때 마크 와트니가 화성의 흙에 감자를 재배한 방법은 실제로도 가능한 것으로 보인다.

 

영화 마션, 화성에서 감자 재배가 진짜 가능할까?

 

위의 내용을 바탕으로 우리는 화성 감자 재배의 가능성에 대한 답을 얻을 수 있다. 화성에서 감자 온실 재배를 하는 방법은 다른 조건이 만족된다는 전제하에 가능하다. 그리고 마크 와트니가 화성에서 산소를 만드는 방법도 실제로 가능하다. 그리고 마크 와트니가 화성의 흙에 비료를 넣어 감자 재배를 하는 방법도 실제로 가능한 방법이다. 하지만 이 방법은 다소 위험이 따른다고 한다. 화성의 흙에는 인체에 위험한 성분이 다량으로 들어있다. 그래서 인간이 화성의 흙에서 재배한 작물을 먹었을 때 치명적인 위험이 생길 수 있다. 그리고 인간의 대변을 비료로 사용했을 때 전염병의 위험이 있을 수도 있다고 한다. 그리고 마크 와트니가 물을 만드는 방법은 가능하지만 매우 위험한 방법이다. 이 영화가 개봉한 지 8년이 지났다. 그렇지만 아직까지는 화성의 감자 재배가 100% 가능한 일인지 확인할 수 있는 방법은 없다. 하지만 여러 연구 결과가 속속 밝혀지고 있다. 2014년 미국 애리조나 대에서는 화성과 비슷한 환경에서 고구마, 딸기를 키울 수 있다고 밝혔다. 2014년 화성 사막 연구센터에서도 화성과 유사한 환경에서 50일 동안 비료를 사용하지 않고 여러 가지 작물을 재배할 수 있다고 밝혀다. 러시아의 우주 비행사 엘레나 세로바는 시험 삼아 국제 우주 정거장에 사과나무 묘목을 키우기도 했다. 이처럼 인류의 우주 기술은 끊임없이 발전하고 있다. 나는 머지않아 화성에서도 농작물을 재배할 수 있는 때가 오지 않을까라는 기대를 해본다.