Miért változik a Mars metánja egyetlen marsi napon belül?

A Curiosity rover önarcképje a Marson. Kép a NASA / JPL-Caltech / MSSS / ANU csatornán keresztül.

A Mars metán rejtélye a közelmúltban ismét a hírekben volt, egy olyan hónap elején bejelentett tanulmánnyal kezdve, amely szerint ez valószínűleg nem a sziklák eróziójának oka. Most egy másik új tanulmány finomította a Mars légkörében található metángáz becsléseit, megmutatva, hogy a koncentrációk hogyan változnak egyetlen marsi nap folyamán.

A recenzált tanulmányt, amelyet John Moores vezet a kanadai York Egyetemen, 2019. augusztus 20-án tették közzé a Geophysical Research Letters -ben. Moores szerint:

Ez az új tanulmány újradefiniálja annak megértését, hogy a Mars koncentrációja a Mars légkörében hogyan változik az idő múlásával, és ez segít megoldani a forrás esetleges nagyobb rejtélyét.

A Mars metán forrása az igazi rejtély. Honnan származik a metán? A Földön a metángáz társulhat a mikrobiális élethez. A Marson élő mikrobák gondolata régóta érdekelte a csillagászokat. Különböző, a Mars felé küldött űrhajók kerestek életjeleket, de az élet jeleit eddig nem fedezték fel. 2018-ban a tudósok bejelentették, hogy a Mars metán szezonális variációi összefüggésben lehetnek a mikroorganizmusokkal. Vagy a metán variációit geológiai eszközökkel lehet előállítani. Ez egy érdekes puzzle!

Az új kutatás a Trace Gas Orbiter (TGO) és a Curiosity rover adatait tartalmazza. A kíváncsiság a Gale-kráterben az utóbbi években különböző időpontokban detektálta a metánszakadásokat, és az elemzés kimutatta, hogy a nyár csúcsa és télen eltűnik.

Az új tanulmány rámutat arra, hogy a metánszintek a marsi nap folyamán is változnak. Moores megjegyezte:

Ez a legfrissebb munka azt sugallja, hogy a metán koncentrációja minden nap változik. Első alkalommal képesek voltunk egy számot kiszámítani a metán szivárgási sebességére a Marson lévő Gale-kráternél, ami átlagosan 2, 8 kg [.7 gallon] a Mars napján.

A metán szezonális ciklusát ábrázoló ábra, amelyet a Curiosity rover észlel a Gale-kráterben. Az új tanulmány rámutat arra, hogy a metán koncentrációja napi szinten is változik. Kép a NASA / JPL-Caltech / Mars felfedező programján keresztül.

A papírból:

Az ExoMars Trace Gas Orbiter és a Curiosity Rover különböző mennyiségű metánt vett fel a Mars légkörében. A Trace Gas Orbiter nagyon kevés metánt (<50 darab / trillió térfogatrész) mért 5 km [3 mérföld] felett a napfényes légkörben, míg a Curiosity lényegesen többet (410 darab / trillió térfogatrész) mért a felszín közelében éjjel. Ebben a cikkben egy olyan keretet írunk le, amely mindkét mérést magyarázza azzal, hogy arra utal, hogy kis mennyiségű metán szivárog ki folyamatosan a talajból. A nap folyamán ez a kis mennyiségű metán gyorsan keveredik és erőteljes konvekcióval hígul, ami a légkörben alacsony általános szinthez vezet. Éjszaka a konvekció csökken, lehetővé téve a metán felhalmozódását a felület közelében. Hajnalban a konvekció fokozódik, és a felszíni közeli metánt kevesebb atmoszférával keverik és hígítják. Ezt a modellt és a mindkét megközelítés metánkoncentrációját felhasználva - első alkalommal - egyetlen számot tudunk elhelyezni a metán szivárgásának sebességén a Gale-kráternél, amelyet 2, 9 kg-nak felel meg marsai naponként. A Mars felszíne közelében metánt mérő jövőbeli űrhajók meghatározhatnák, hogy mennyi metán szivárog ki a földből a különböző helyszíneken, és betekintést nyújthat arra, hogy mely folyamatok hozzák létre a metánt az aljzatban.

A Mars teleszkópos megfigyelései azt is megmutatták, hogy a metánkoncentráció csúcspontja a nyári hónapokban. Kép a NASA / Trent Schindler / Wikipedia útján.

A megállapításoknak több utalást kell adniuk a metán forrására vonatkozóan, amely lehet biológiai vagy nem biológiai, legalábbis a Gale-kráter környékén detektált metán vonatkozásában. A csapat képes volt összehangolni az adatokat a TGO és a Curiosity között, amelyek puzzle-t mutattak be. Míg a kíváncsiság észlelte a metánszintek tüskéjét, a TGO nem. Ahogy Moores kifejtette:

Meg tudtuk oldani ezeket a különbségeket azáltal, hogy megmutattuk, hogy a metán koncentrációja a nap folyamán sokkal alacsonyabb volt a légkörben és éjszaka szignifikánsan magasabb a bolygó felszíne közelében, mivel a hőátadás csökken.

A TGO a légkör felső szintjének elemzésére összpontosított, amely magyarázatot ad arra, hogy miért hiányzott a talajhoz közeli metánszakadások, vagy talán azért, mert a metán tüskék szezonálisak.

A szezonális és a napi variációk összhangban lehetnek a biológiával - mint a mikrobák esetében - mint a metán forrása, de vannak még egyéb megalapozható geológiai magyarázatok is. Penny King szerint az Ausztrál Nemzeti Egyetemen (ANU):

Egyes földi mikrobák oxigén nélkül képesek életben maradni, mélyen a föld alatt, és hulladékuk részeként szabadíthatnak fel metánt. A Marson lévő metánnak más lehetséges forrásai is vannak, például a víz-kőzet reakciók vagy a metánt tartalmazó bomló anyagok.

Illusztráció, amely azt mutatja be, hogy milyen folyamatok hozhatnak létre és pusztíthatják el a metánt a Marson. A metán valószínűleg a felszín aljáról származik, és a felszín alatti repedések révén engedi a légkörbe. Kép az ESA-n keresztül.

Bár a metánt létrehozó anyag még mindig ismeretlen, a legtöbb tudós úgy gondolja, hogy a föld alatti földről származik, és rendszeresen felszabadul a repedésekből. Ez ismét összhangban állhat a biológiával vagy a geológiával. A geológiai források tartalmazhatják a víz-kőzetek kölcsönhatásait vagy a jeges metán-klatrátokat, amelyek metánt tartalmaznak, és melegebb hőmérsékleten szabadítják fel. Ha sziklák és víz lenne, akkor ez még mindig izgalmas eredmény, jelezve, hogy továbbra is folyékony víz van a föld alatt és legalább néhány aktív geológiai folyamat. Ez önmagában kellemes élőhelyet jelenthet a mikrobák számára, még akkor is, ha maguk nem állítják elő a metánt.

Bárhogyan is magyarázható a metán, lenyűgöző betekintést nyújt a vörös bolygó jelenlegi geológiai vagy biológiai folyamataiba.

Alsó sor: Egy új tanulmány megmutatja, hogy a metán koncentrációja a Mars légkörében napi alapon, nemcsak szezonálisan, változik.

Forrás: A metán napi variáció és a mikrosebességű folyadék a Mars Gale-kráterén, amelyet az ExoMars nyomkövetõ gázzal körüljáró és a kíváncsisági megfigyelések korlátoznak

ANU-n keresztül