Защо метанът на Марс варира за един марсиански ден?

Автопортрет на роувъра Curiosity на Марс. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech / MSSS / ANU.

Мистерията на метана на Марс се появи отново в новините напоследък, започвайки с проучване, обявено по-рано този месец, според което вероятно не е причинено от вятърна ерозия на скали. Сега друго ново проучване прецизира оценките на газа метан в атмосферата на Марс, показвайки как концентрациите се променят в течение на един единствен марсиански ден.

Проведеното партньорско проучване, ръководено от Джон Мур от Йоркския университет в Канада, беше публикувано в Geophysical Research Letters на 20 август 2019 г. Според Moores:

Това ново проучване предефинира нашето разбиране за това как концентрацията на метан в атмосферата на Марс се променя с течение на времето и това ни помага да разрешим по-голямата загадка какъв може да бъде източникът.

Източникът на метана на Марс е истинската загадка. Откъде идва метанът? На Земята газът от метан може да се свърже с живота на микробите. Идеята за живите микроби на Марс отдавна заинтригува астрономите. Различни космически кораби, изпратени на Марс, търсят признаци на живот, но засега не са разкрити никакви признаци на живот. През 2018 г. учените обявиха, че сезонните вариации на метана на Марс могат да бъдат свързани с микроорганизмите. Или отклоненията в метана могат да бъдат произведени с геоложки средства. Интересен пъзел е!

Новото проучване включва данни от Trace Gas Orbiter (TGO) и роувъра Curiosity. Любопитството, в Gale Crater, открива изблици на метан през различни периоди през последните години, а анализът показва, че той достига пикове през лятото и изчезва през зимата.

Новото проучване показва, че нивата на метан се променят и в течение на един марсиански ден. Мур отбеляза:

Тази най-нова работа предполага, че концентрацията на метан се променя с всеки изминал ден. Ние успяхме - за първи път - да изчислим едно число за скоростта на пропускане на метан в Гале Кратер на Марс, което е еквивалентно на средно 2, 8 кг [.7 галона] на марсиански ден.

Диаграма, показваща сезонния цикъл на метана, както е открит от роувъра на Curiosity в Гале Кратер. Новото проучване показва, че метанът варира и в концентрацията си ежедневно. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech / Марс Програма за проучване.

От хартията:

The ExoMars Trace Gas Orbiter и Curiosity Rover са регистрирали различни количества метан в атмосферата на Марс. The Trace Gas Orbiter измерва много малко метан (<50 части на трилион обемни) над 5 км [3 мили] в атмосферата на слънцето, докато Curiosity измерва значително повече (410 части на трилион обемни) близо до повърхността през нощта. В този документ ние описваме рамка, която обяснява и двете измервания, като предполагаме, че малко количество метан изтича от земята постоянно. През деня това малко количество метан бързо се смесва и разрежда чрез енергична конвекция, което води до ниски общи нива в атмосферата. През нощта конвекцията намалява, което позволява на метана да се натрупа близо до повърхността. Призори конвекцията се засилва и метанът в близост до повърхността се смесва и се разрежда с много повече атмосфера. Използвайки този модел и концентрации на метан от двата подхода, ние успяваме - за първи път - да поставим едно число на скоростта на пропускане на метан в Гале Кратер, което намираме равностойно на 2, 8 кг на марсиански ден. Бъдещите космически кораби, измерващи метана в близост до повърхността на Марс, биха могли да определят колко метан изтича от земята на различни места, предоставяйки поглед върху това какви процеси създават този метан в подземната повърхност.

Телескопичните наблюдения на Марс също показаха концентрации на метан, достигащи върховете през летните месеци. Изображение чрез НАСА / Трент Шиндлер / Уикипедия.

Резултатите трябва да предоставят повече улики относно източника на метана, който може да бъде биологичен или небиологичен, поне за метана, открит около Гале Кратер. Екипът успя да съгласува данните между TGO и Curiosity, които бяха представили пъзел. Докато любопитството откриваше шиповете в нивата на метан, TGO не го направи. Както Мур обясни:

Ние успяхме да разрешим тези различия, като показахме как концентрациите на метан са много по-ниски в атмосферата през деня и значително по-високи в близост до повърхността на планетата през нощта, тъй като преносът на топлина намалява.

TGO се фокусира върху анализирането на горните нива на атмосферата, което може да обясни защо е пропуснал избликванията на метан близо до земята или може би защото шиповете на метана са сезонни.

Сезонните и дневните вариации биха могли да бъдат съобразени с биологията - както в микробите - като източник на метана, но все още има и други правдоподобни геоложки обяснения. Според Пени Кинг от Австралийския национален университет (ANU):

Някои микроби на Земята могат да оцелеят без кислород, дълбоко под земята и да отделят метан като част от отпадъците си. Метанът на Марс има други възможни източници, като водно-скални реакции или разлагащи се материали, съдържащи метан.

Илюстрация, изобразяваща какви процеси биха могли да създадат и унищожат метан на Марс. Метанът най-вероятно произхожда отдолу от повърхността и се изпуска в атмосферата чрез подземни пукнатини. Изображение чрез ESA.

Докато това, което създава метана, все още е неизвестно, сега повечето учени смятат, че той произхожда от подземни води, периодично освобождавани чрез пукнатини. Това отново би било в съответствие или с биологията, или с геологията. Геоложките източници могат да включват взаимодействието между водни скали или ледени метанови клатрати, които съдържат метан и го освобождават при по-топли температури. Ако това беше скала и вода, това все още би било вълнуваща находка, показваща, че все още има течна вода под земята и поне някои остатъчни активни геоложки процеси. Само това би могло да осигури приятно местообитание на микробите, дори и те да не произвеждат сами метана.

Каквото и да се окаже обяснението за метана, то ще даде увлекателен поглед върху текущите геоложки или биологични процеси на червената планета.

Долен ред: Ново проучване показва как метанът в атмосферата на Марс варира в концентрацията си ежедневно, а не само сезонно.

Източник: Дневният вариант на изменението на метана и потока на микросепари в Гале Кратер, Марс, ограничен от орбитата на следите от ExoMars и наблюденията на любопитството

Чрез ANU