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지난 4월, 노르웨이의 밤하늘에 신비로운 빛의 향연이 펼쳐졌어요. 아름다운 오로라 위로 푸른 섬광이 반짝거리고, 이내 형형색색의 둥근 형체가 하늘거리며 춤을 추었지요. 설마 외계인들이 지구로 단체 관광이라도 온 걸까요?

사실 이건 미국항공우주국(NASA)이 ‘아주르(AZURE) 프로젝트’를 진행하며 하늘에 쏘아 올린 로켓이 만든 기체 구름이에요. 노르웨이 안되위아 우주센터에서 발사된 두 관측 로켓이 만든 광경이었죠. 

아주르는 오로라의 비밀을 밝히기 위한 프로젝트예요. 오로라는 태양에서 날아온 플라스마* 입자가 지구의 자기장에 이끌려 들어와 지구 대기의 입자와 충돌하며 빛을 내는 현상이에요. 가장 흔하게 볼 수 있는 녹색 오로라는 태양에서 들어온 입자가 산소와 부딪치며 나오는 빛이죠. 오로라는 보통 지상 90~150km부터 시작해서 수백km까지 아주 높은 대기층에서 나타나요. 

그동안 오로라를 연구하기 위해 과학자들은 대부분 지상에 있는 관측 기기로 9~100km 높이에 있는 입자의 흐름을 관측해 왔어요. 하지만 워낙 높이가 높다 보니 관측값이 정확하지 않은 것이 문제로 꼽혔죠. 이 때문에 과학자들은 오로라가 자주 나타나는 북유럽 지역에서 탐사 로켓을 쏘아 지구 상층 대기의 입자 흐름을 알아내는 실험을 도입했답니다. 아주르도 이런 탐사 로켓 프로젝트 중 하나지요.

NASA 연구팀이 쏘아 올린 탐사 로켓이 알록달록한 색을 나타낸 건 로켓 안에 들어있던 화학물질들이 115~250km 높이에서 흩뿌려졌기 때문이에요. 이 화학 물질을 이용하면 대기 중의 입자들이 어떻게 흐르는지 시각적으로 관찰할 수 있거든요. 불꽃놀이와 비슷한 원리로 금속 종류에 따라 서로 다른 색의 구름이 만들어져요. 가장 위의 보라색 구름은 바륨-스트론튬의 혼합물, 파란색과 하얀 꼬리구름은 트리메틸알루미늄에 의해 만들어진 것으로 각각 전기를 띤 입자와 중성입자를 추적하는 데 사용돼요. 

대기 상층에서 입자와 지구 자기장의 상호작용으로 일어나는 오로라 현상은 태양 활동이 활발할 때 발생하고, 무선전파 통신과 GPS 신호 등에도 장애를 줘요.

NASA 연구팀은 “이번 프로젝트는 오로라가 지구에 주는 영향 등을 이해하는 데 중요한 열쇠가 될 것”이라고 연구의 의미를 설명했답니다.  

용어정리 

*플라스마 : 초고온으로 가열된 기체가 이온핵과 전자가 분리된 상태