Ученые приблизились к объяснению тайны метана на Марсе

Почему некоторые научные приборы обнаруживают газ на Красной планете, а другие - нет?

Об этом рассказывают в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Сообщение об обнаружении метана на Марсе захватили внимание как ученых, так и не ученых. На Земле значительное количество метана производят микробы, которые помогают большинству скота переваривать растения. Этот процесс пищеварения заканчивается тем, что скот выдыхает или отрыгивает газа в воздух.

Хотя на Марсе нет крупного рогатого скота, овец или коз, найти там метан очень интересно, поскольку это может означать, что на Красной планете жили или живут микробы. Однако, метан может не иметь ничего общего с микробами или любой другой биологией; геологические процессы, предусматривающие взаимодействие горных пород, воды и тепла, также могут его производить.

Прежде чем определить источники метана на Марсе, ученые должны урегулировать вопрос, который не дает им покоя: почему некоторые приборы обнаруживают газ, а другие нет? Например, марсоход NASA Curiosity неоднократно выявлял метан прямо над поверхностью кратера Гейла. Но орбитальный аппарат ЕКА (Европейского космического агентства) ExoMars Trace Gas Orbiter не выявил никакого метана выше в марсианской атмосфере.

"Когда в 2016 году Trace Gas Orbiter поднялся на борт, я вполне ожидал, что команда орбитального аппарата сообщит, что везде на Марсе есть небольшое количество метана", - сказал Крис Вебстер, руководитель работы с прибором "Настраиваемый лазерный спектрометр" (TLS) химической лаборатории "Анализ образцов на Марсе" (SAM) на марсоходе Curiosity.

TLS измерил объемную концентрацию метана в кратере Гейла в пол доли на миллиард, что эквивалентно примерно щепотке соли, разведенной в бассейне олимпийского размера. Эти измерения сопровождались загадочными прыжками объемной концентрации до 20 частей на миллиард.

"Но когда европейская команда объявила, что не видит метана, я конечно был в шоке", - сказал Вебстер, который работает в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

Европейский орбитальный аппарат был разработан, чтобы стать золотым стандартом для измерения метана и других газов на всей планете. В то же время TLS на Curiosity настолько точен, что будет использоваться для раннего предупреждения возникновения пожаров на Международной космической станции и для отслеживания уровня кислорода в костюмах астронавтов. Он также был лицензирован для использования на электростанциях, на нефтепроводах и в истребителях, где пилоты могут следить за уровнем кислорода и углекислого газа в своих масках.

Тем не менее, Вебстер и команда SAM были поражены результатами европейского орбитального аппарата и немедленно приступили к тщательному изучению измерений TLS на Марсе.

Некоторые эксперты предположили, что марсоход сам высвобождает газ. "Поэтому мы рассмотрели корреляции с направлением движения ровера, почвой, измельчением пород, деградацией колес – и так далее", - сказал Вебстер. "Я не могу переоценить усилия, которые команда приложила к изучению каждой мелочи, чтобы убедиться, что эти измерения верны, и они верны".

Новости по подобной теме:

		Вода на ледяном Марсе могла течь из-за коллапса углекислого газа
		Ученые указали на место на Марсе, где потенциально может существовать жизнь
		На Марсе найден камень со странным узором

Вебстер и его команда 29 июня сообщили о своих результатах в журнале "Astronomy & Astrophysics".

Пока команда SAM работала над подтверждением обнаружения метана, другой член научной группы Curiosity, планетолог Джон Е. Мурес из Университета Йорка в Торонто, опубликовал в 2019 году интригующий прогноз. "Я применил то, что некоторые из моих коллег называют очень канадским взглядом, в том смысле, что я задал вопрос:" Что делать, если и Curiosity, и Trace Gas Orbiter оба правы?", - сказал Мурес.

Мурес, а также другие члены команды Curiosity, которые изучали ветровые паттерны в кратере Гейла, выдвинули гипотезу, что несоответствие между измерениями метана сводится к времени суток, когда они были сделаны. Поскольку ему нужно много энергии, TLS работает преимущественно ночью, когда не работает ни один другой инструмент Curiosity. Ночью марсианская атмосфера спокойная, заметил Мурес, поэтому метан, который просачивается из-под земли, накапливается у поверхности, где Curiosity может его обнаружить.

С другой стороны, Trace Gas Orbiter требует солнечного света, чтобы определять метан на расстоянии примерно 5 километров над поверхностью. "Любая атмосфера вблизи поверхности планеты в течение дня проходит через цикл", - сказал Мурес. Тепло от Солнца возбуждает атмосферу, когда теплый воздух поднимается и прохладный воздух опускается. Таким образом, метан, который удерживается у поверхности ночью, днем ​​смешивается в обширную атмосферу, разбавляет его до неопределяемых уровней. "Поэтому я понял, что ни один прибор, особенно орбитальный, ничего не увидит", - сказал Мурес.

Немедленно команда Curiosity решила протестировать предсказания Муреса, собрав первые высокоточные дневные измерения. TLS последовательно измерил метан в течение одного марсианского дня, сочетая одно ночное измерения с двумя дневными. В каждом эксперименте SAM в течение двух часов всасывал марсианский воздух, непрерывно удаляя углекислый газ, который составляет 95% атмосферы планеты. В результате оставался концентрированный образец метана, который TLS миг легко измерить, пропуская через него инфракрасный лазерный луч, который настроен на использование точной длины волны света, поглощаемого метаном.

"Джон предположил, что метан должен эффективно снизиться до нуля в течение дня, и наши два дневных измерения это подтвердили", - сказал Пол Махаффи, главный исследователь SAM из Центра космических полетов НАСА им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Ночное измерение TLS точно вписывалось в среднее значение, которое команда уже установила. "Итак, это один из способов положить конец этому большому разногласию", - сказал Махаффи.

Хотя это исследование предполагает, что концентрация метана в течение дня растет и падает на поверхности кратера Гейла, ученым предстоит еще решить глобальную загадку метана на Марсе. Метан – стабильная молекула, которая, как ожидается, продержится на Марсе около 300 лет, прежде чем будет разрушена солнечной радиацией. Если метан постоянно просачивается из всех однородных кратеров, что, по мнению ученых, вполне вероятно, учитывая, что Гейл не сдается уникальным в геологическом отношении, его должно накопиться в атмосфере достаточно для выявления Trace Gas Orbiter. Ученые подозревают, что что-то разрушает метан менее чем за 300 лет.

В настоящее время проводятся эксперименты, чтобы проверить, могут ли очень низкие электрические разряды, вызванные пылью в атмосфере Марса, уничтожить метан, или же изобилие кислорода на марсианской поверхности быстро разрушает метан, прежде чем он сможет достичь верхних слоев атмосферы.

"Нам нужно определить, существует ли более быстрый механизм уничтожения, чем обычный, чтобы полностью согласовать данные, полученные от ровера и орбитального аппарата", - сказал Вебстер.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Марс