Marsi metaanmüsteerium jätkub

Kõige arenenum instrument, mis kunagi on saadetud Marsile atmosfääri uurima, pole pärast kuudepikkuseid otsinguid metaani leidnud.

Kunstniku mulje näitab ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), mis analüüsib Marsi atmosfääri niinimetatud päikese okupatsiooni meetodil . TGO pardal olevad instrumendid kontrollivad atmosfääri päikeseloojangul.
ESA / ATG medialab

Kosmoseaparaadil Exomars Trace Gas Orbiter (TGO), mis on kavandatud Marsi atmosfääri kaduvate väikeste gaasikoguste mõõtmiseks, pole oma teadustegevuse esimestel kuudel metaani leitud.

Leiutus on eriti hämmastav pärast gaasi tuvastamist paljudes teistes Marsi atmosfääri uuringutes. NASA Curiosity rover, Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) Mars Express orbiter ja mitmed maapealsed teleskoobid on viimase 15 aasta jooksul mõõtnud erinevaid metaanikoguseid. . Uudishimu on leidnud isegi gaasitsüklid, varieerudes aastaaegadega 0, 2 kuni 0, 7 mahuprotsenti (ppbv). Aastal 2013 avastas rover metaani kontsentratsiooni teraviku, mis ulatus 5, 78 ppbv-ni, mida kinnitas orbiidilt Mars Expressi pardal oleva planetaarieriku Fourier-spektromeeter (PFS).

TGO mitte-tuvastamise vastuolud nende varasemate mõõtmistega. ESA ja Venemaa kosmoseagentuuri Roscosmos koostööprojekt Orbiter on loodud gaaside jäljendatud koguste otsimiseks süsinikdioksiidi domineerivast atmosfäärist. Kosmoseaparaat on varustatud kahe tundliku ja iseseisvalt töötava spektromeetriga - Euroopa NOMAD ja Vene ACS. Mõlemad instrumendid kasutavad päikesevarjutuse meetodit : nad vaatavad, kuidas Marsi atmosfäär neelab päikesevalgust, et õhus leiduvaid kemikaale paljastada. Vaatlused tehakse põhiliselt päikeseloojangul orbiidilt, nii et päikesevalgus läbib võimalikult palju atmosfääri mahtu.

TGO instrumendid on 100 korda tundlikumad kui Mars Expressi pardal olevad PFS-instrumendid. Kui atmosfääris varitseb mõni metaan, peab selle tase olema alla 0, 05 ppbv - see on piir, mida TGO instrumendid suudavad tuvastada. (Ideaalsetes tingimustes võivad TGO seadmed tuvastada veelgi väiksemaid metaanikoguseid.) See tähendab, et kogu planeedi atmosfääris on vähem kui 500 tonni metaani. Teadlased loodavad, et kosmoselaevade tegevuse jätkamise korral suudavad nad metaani esinemist veelgi piirata. ACSi ja NOMADi uurijad teatasid nendest tulemustest 10. aprillil Austrias Viinis toimuval Euroopa Geoteaduste Liidu Peaassambleel ja 11. aprilli Looduses .

Metaani peamised mõõtmised Marsil
ESA

ACSi instrumendi uurija Oleg Korablev (Venemaa Teaduste Akadeemia) ütles, et endiselt on võimalus, et instrument suudab missiooni käigus tuvastada metaani. Kuid lisab ta, et praegu on keeruline ühitada nende praeguseid mõõtmisi muude missioonide teatatud metaani emissiooni tõusudega. "Me lihtsalt teatame oma andmetest, " ütles Korablev. "Jätame teoreetikute ülesandeks neid selgitada."

TGO andmed sunnivad teadlasi mõistma neid vastuolulisi mõõtmisi. "Metaani mittedetekteerimine Marsil on see, mida me ootame reegliks, mitte erandiks, " ütleb Marco Giuranna (Itaalia astrofüüsika instituut, Itaalia), Mars Expressi PFS-i uurija peamine uurija. Giuranna ja teiste teadlaste arvates ei pruugi metaan alati Marsi atmosfääris esineda. Näiteks võivad maavärinad või meteoriidimõjud vabastada maa-alustesse reservuaaridesse lõksu jäänud metaani. "Metaani esinemist Marsil iseloomustavad tõenäoliselt väikesed, lühikesed emissioonid ja mööduvad sündmused [tipud], mitte aga suured heitkogused ja ülemaailmne esinemine, " ütleb Giuranna.

Isegi nii on metaaniga pärast selle eraldumist keeruline selgitada. Praegused mudelid näitavad, et metaan peaks Marsi atmosfääris püsima vähemalt 300 aastat, enne kui see laguneb päikese ultraviolettkiirguse mõjul. Giuranna ja tema kolleegide loodud simulatsioonid viitavad sellele, et 2013. aastal mõõdetud metaan Mars Express väljendas globaalset taset 0, 1 ppbv-ni, mida tuuled jaotasid ühtlaselt kogu planeedi. Kuid kui see oleks nii, peaks suurem osa sellest ikkagi olema atmosfääris ja TGO oleks pidanud selle avastama.

Teine võimalik seletus on see, et mõni tundmatu mehhanism eemaldab metaani atmosfäärist kiiresti ja madalal kõrgusel. Teadlaste hinnangul jõuavad Curiosity tuvastatud taustatasemed TGO poolt mõõdetavate tasemeni vaid 20 aasta pärast. "On väga ebatõenäoline, et Curiosity asub Marsil ainsa metaaniallika peal, " nendib Korablev. Pealegi peab iga eemaldamismehhanism mõjutama ainult metaani, kuna olemasolevad mudelid reprodutseerivad Marsi atmosfääri teisi komponente just hästi.

Põhiline erinevus TGO, Curiosity ja Mars Expressi tehtud mõõtmiste vahel on selles, kus ja millal nad asuvad. Kuigi Curiosity võtab õhust proovimeetri 1 meetri kõrgusel, näib TGO nägevat madalamat kui 4 km kõrgusel, muutes mõõtmisi otse võrreldavaks. Curiosity Roveri pardal oleva häälestatava laserspektromeetri peauurija Chris Webster (reaktiivmootorite laboratoorium) selgitab, et atmosfäärimehhanismid võivad öösel pinnale metaani püüda, samal ajal kui päevasel ajal võib see hajuda kõrgematesse kõrgustesse. „Marsi atmosfääri kõige madalam osa võib olla metaani ohjeldamise eriline koht, “ lisab Webster.

"Peame olema TGO suhtes kannatlikumad, " sõnab Webster. „Üks asi, mida oleme õppinud, on see, et metaanilugu on täis üllatusi ja kindlasti on veel tulemas. See ei üllataks mind, kui TGO tuvastaks tulevikus metaani. ”

Parema Marsi pinnavee kaart

Kuna metaani teemaline arutelu kogub suuremat tähelepanu, on teadlased avaldanud ka täpsema Marsi pinnavee kaardi.

TGO esimene pinnavee pinnajaotuse kaart.
ESA; kosmoseaparaat: ATG / medialab; andmed: I. Mitrofanov jt. (2018)

Vesi eksisteerib Punasel Planeedil veel jääna ja hüdreeritud mineraalidena. Kasutades teist TGO pardal olevat mõõteriista, Fine-Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND), on teadlased loonud vesiniku kaardi Marsi pinnast esimesel meetril. Kuna vesinikuaatomid on osa veest, toimivad nad vee olemasolu määrajana, olenemata sellest, kas see on pinnale imendunud või vee juuresolekul moodustunud mineraalidesse lõksus.

Esimese 131 vaatluspäeva jooksul on instrument juba tootnud NASA Mars Odüsseia pardal kõrgema eraldusvõimega kaardi kui tema eelkäijal, suure energiaga neutronidetektoril (HEND). Uus kaart näitab polaarpiirkondade lähedal kuni 12 mahuprotsendilise vee kontsentratsiooni, samuti ekvatoriaalpiirkondade veerikkaid piirkondi. Samuti paljastas see Valles Marinerise sügava kanjoni sees varem nägematu veerikka piirkonna.