Hvorfor varierer Mars 'metan på tværs af en enkelt marsdag?

Selvportræt af Curiosity rover på Mars. Billede via NASA / JPL-Caltech / MSSS / ANU.

Mysteriet med Mars 'metan har været i nyhederne igen for nylig, der starter med en undersøgelse, der blev annonceret tidligere i denne måned, hvor det siges, at det sandsynligvis ikke er forårsaget af vinderosion af sten. Nu har en ny ny undersøgelse forfinet estimater af metangas i Mars 'atmosfære, der viser, hvordan koncentrationer ændrer sig i løbet af en enkelt marsdag.

Den peer-reviewede undersøgelse, ledet af John Moores ved York University i Canada, blev offentliggjort i Geophysical Research Letters den 20. august 2019. Ifølge Moores:

Denne nye undersøgelse omdefinerer vores forståelse af, hvordan koncentrationen af ​​metan i atmosfæren på Mars ændrer sig over tid, og dette hjælper os med at løse det større mysterium om, hvad kilden kan være.

Kilden til Mars-metan er det sande mysterium. Hvor kommer metanen fra? På jorden kan metangas være forbundet med mikrobiel liv. Ideen om levende mikrober på Mars har længe fascineret astronomer. Forskellige rumfartøjer, der blev sendt til Mars, har søgt efter livstegn, men indtil videre er der ikke afsløret tegn på liv. I 2018 meddelte forskere, at sæsonbestemte variationer af Mars-metan kunne være relateret til mikroorganismer. Eller variationerne i metan kunne produceres ved hjælp af geologiske midler. Det er et interessant puslespil!

Den nye forskning involverer data fra Trace Gas Orbiter (TGO) og Curiosity rover. Nysgerrighed i Gale-krateret har fundet udbrud af metan på forskellige tidspunkter i de senere år, og analyse viser, at den toppe om sommeren og forsvinder om vinteren.

Nu viser den nye undersøgelse, at metangiveauerne også ændres i løbet af en Marsdag. Moores bemærkede:

Dette seneste arbejde antyder, at metankoncentrationen ændrer sig i løbet af hver dag. Vi var i stand til - for første gang - at beregne et enkelt tal for hastigheden for udtrækning af metan ved Gale-krateret på Mars, hvilket svarer til et gennemsnit på 2, 8 kg [0, 7 gallon] pr. Marsdag.

Diagram, der viser den sæsonbetonede cyklus af metan som detekteret af Curiosity rover i Gale Crater. Den nye undersøgelse viser, at metanen også varierer i koncentration på daglig basis. Billede via NASA / JPL-Caltech / Mars Exploration Program.

Fra papiret:

ExoMars Trace Gas Orbiter og Curiosity Rover har registreret forskellige mængder metan i atmosfæren på Mars. Trace Gas Orbiter målte meget lidt metan (<50 dele pr. Billioner volumen) over 5 km [3 miles] i den soloplagte atmosfære, mens nysgerrigheden målte sig væsentligt mere (410 dele pr. Billioner volumen) nær overfladen om natten. I dette dokument beskriver vi en ramme, der forklarer begge målinger ved at antyde, at en lille mængde metan siver konstant ud af jorden. I løbet af dagen blandes denne lille mængde methan hurtigt og fortyndes ved kraftig konvektion, hvilket fører til lave samlede niveauer i atmosfæren. I løbet af natten mindskes konvektionen, hvilket giver methan mulighed for at bygge sig op nær overfladen. Ved daggry intensiveres konvektionen, og metan nær-overfladen blandes og fortyndes med meget mere atmosfære. Ved hjælp af denne model og metankoncentrationer fra begge fremgangsmåder er vi i stand til - for første gang - at placere et enkelt tal på hastigheden for udvaskning af metan ved Gale-krateret, som vi finder svarende til 2, 8 kg pr. Marsdag. Fremtidig rumfartøj, der måler metan nær Mars's overflade, kunne bestemme, hvor meget metan, der siver ud af jorden forskellige steder, hvilket giver indsigt i, hvilke processer der skaber den metan i undergrunden.

Teleskopiske observationer af Mars har også vist metankoncentrationer, der toppede i sommermånederne. Billede via NASA / Trent Schindler / Wikipedia.

Resultaterne skulle give flere ledetråde med hensyn til kilden til metan, der kan være enten biologisk eller ikke-biologisk, i det mindste for den metan, der er detekteret omkring Gale-krateret. Holdet var i stand til at forene dataene mellem TGO og Curiosity, der havde præsenteret et puslespil. Mens nysgerrighed opdagede piggene i metanniveauer, havde TGO ikke. Som Moores forklarede:

Vi var i stand til at løse disse forskelle ved at vise, hvordan koncentrationen af ​​metan var meget lavere i atmosfæren i løbet af dagen og markant højere nær planetens overflade om natten, efterhånden som varmeoverførslen mindskes.

TGO har fokuseret på at analysere de øverste niveauer i atmosfæren, hvilket kan forklare, hvorfor det gik glip af metan-udbrud tæt på jorden, eller måske fordi metan-piggene er sæsonbestemte.

De sæsonbestemte og daglige variationer kunne være i overensstemmelse med biologien - som i mikrober - som kilden til metan, men der er stadig andre plausible geologiske forklaringer. Ifølge Penny King ved Australia National University (ANU):

Nogle mikrober på Jorden kan overleve uden ilt, dybt under jorden og frigive metan som en del af deres affald. Metanen på Mars har andre mulige kilder, såsom vand-stenreaktioner eller nedbrydningsmaterialer, der indeholder methan.

Illustration, der viser, hvilke processer der kan skabe og ødelægge metan på Mars. Metanen stammer sandsynligvis fra under overfladen og frigøres i atmosfæren gennem revner under jorden. Billede via ESA.

Mens hvad der skaber metan stadig er ukendt, tror de fleste videnskabsfolk nu, at det stammer fra undergrunden, som periodisk frigives gennem revner. Dette kan igen være i overensstemmelse med biologi eller geologi. De geologiske kilder kan omfatte vand-klippeinteraktioner eller iskaldte metanklathrater, der indeholder methan og frigiver det under varmere temperaturer. Hvis det var klipper og vand, ville det stadig være en spændende fund, hvilket indikerer, at der stadig er flydende vand under jorden og i det mindste nogle resterende aktive geologiske processer. Dette alene kunne give et dejligt levested for mikrober, selvom de ikke selv producerer metanen.

Uanset hvad forklaringen på metan viser sig at være, vil den give en fascinerende indsigt i aktuelle geologiske eller biologiske processer på den røde planet.

Nederste linje: En ny undersøgelse viser, hvordan metan i Mars 'atmosfære varierer i koncentration på daglig basis, ikke kun sæsonmæssigt.

Kilde: Methane Diurnal Variation og Microseepage Flux ved Gale Crater, Mars som begrænset af ExoMars Trace Gas Orbiter og Curiosity Observations

Via ANU