Miks erineb Marsi metaan ühe Marsi päeva jooksul?

Curiosity roveri autoportree Marsil. Pilt NASA / JPL-Caltech / MSSS / ANU kaudu.

Marsi metaani müsteerium on viimasel ajal jälle uudistes olnud, alustades varem selle kuu alguses välja kuulutatud uuringust, mille kohaselt ei põhjusta see tõenäoliselt kivide tuuleerosiooni. Nüüd on veel üks uus uuring täpsustanud metaangaasi hinnanguid Marsi atmosfääris, näidates, kuidas kontsentratsioonid muutuvad ühe Marsi päeva jooksul.

Kanadas Yorki ülikoolis John Moorese juhitud eelretsenseeritud uuring avaldati ajakirjas Geophysical Research Letters 20. augustil 2019. Moorese sõnul:

See uus uuring muudab meie arusaama sellest, kuidas metaani kontsentratsioon Marsi atmosfääris aja jooksul muutub, ja see aitab meil lahendada suuremat müsteeriumit selle kohta, mis võib olla allikas.

Marsi metaani allikas on tõeline müsteerium. Kust metaan pärineb? Maal võib metaangaasi seostada mikroobide eluga. Idee elada mikroobid Marsil on astronoome juba ammu intrigeerinud. Erinevad Marsile saadetud kosmoselaevad on otsinud elumärke, kuid seni pole ühtegi elumärki paljastatud. 2018. aastal teatasid teadlased, et Marsi metaani hooajalised variatsioonid võivad olla seotud mikroorganismidega. Või võivad metaani variatsioonid saada geoloogiliste vahenditega. See on huvitav mõistatus!

Uus uurimistöö hõlmab andmeid Trace Gas Orbiterilt (TGO) ja Curiosity roverilt. Gale'i kraatris on uudishimu avastanud viimastel aastatel erinevatel aegadel metaanipurskeid ja analüüs näitab, et selle maksimum on suvel ja kaob talvel.

Nüüd näitab uus uuring, et metaanitase muutub ka Marsi päeva jooksul. Moores märkis:

Viimane töö näitab, et metaani kontsentratsioon muutub iga päevaga. Me suutsime - esimest korda - arvutada ühe numbri metaani imbumiskiiruse kohta Gale'i kraatris Marsil, mis võrdub keskmiselt 2, 8 kg [.7 gallonit] Marsi päevas.

Skeem, mis näitab metaani hooajalist tsüklit, mille avastas Curiosity rover Gale kraatris. Uus uuring näitab, et ka metaani kontsentratsioon varieerub iga päev. Pilt NASA / JPL-Caltech / Marsi avastusprogrammi kaudu.

Paberist:

ExoMars Trace Gas Orbiter ja Curiosity Rover on Marsi atmosfääris registreerinud erinevat kogust metaani. Trace Gas Orbiter mõõtis päikesevalges atmosfääris väga vähe metaani (<50 osa triljoni ruumala kohta) üle 5 km [3 miili], samal ajal kui Curiosity mõõtis öösel pinna lähedal oluliselt rohkem (410 osa triljonit ruumala kohta). Selles artiklis kirjeldame raamistikku, mis selgitab mõlemat mõõtmist, vihjates sellele, et väike kogus metaani immitseb pidevalt maapinnast. Päeva jooksul segatakse see väike kogus metaani kiiresti ja lahjendatakse intensiivse konvektsiooni teel, mille tulemuseks on atmosfääri üldine madal tase. Öösel konvektsioon väheneb, võimaldades metaani koguneda pinna lähedale. Koidikul tugevneb konvektsioon ning pinna lähedal olev metaan segatakse ja lahjendatakse palju suurema atmosfääriga. Kasutades seda mudelit ja mõlema lähenemisviisi metaani kontsentratsioone, suudame esimest korda Gale'i kraatri juures metaani imbumiskiirusele panna ühe numbri, mis meie ekvivalendil on 2, 8 kg ühe Marsi päeva kohta. Tulevased kosmoselaevad, mis mõõdavad Maani pinna lähedal metaani, võiksid kindlaks teha, kui palju metaani erinevates kohtades maapinnast välja imbub, andes ülevaate sellest, millised protsessid tekitavad selle metaani maa-aluses pinnases.

Marsi teleskoopilised vaatlused on näidanud ka metaani kontsentratsiooni saavutamist suvekuudel. Pilt NASA / Trent Schindleri / Vikipeedia kaudu.

Leiud peaksid andma rohkem vihjeid metaani allikale, mis võib olla kas bioloogiline või mittebioloogiline, vähemalt Gale'i kraatri ümbruses avastatud metaani osas. Meeskond suutis andmed kokku sobitada TGO ja mõistatuse esitanud Curiosity vahel. Kui Curiosity tuvastas metaanitaseme kõikumised, siis TGO seda ei teinud. Nagu Moores selgitas:

Me suutsime need erinevused lahendada, näidates, kuidas metaani kontsentratsioonid olid päeva jooksul atmosfääris palju madalamad ja öösel planeedi pinna lähedal oluliselt kõrgemad, kuna soojusülekanne väheneb.

TGO on keskendunud atmosfääri ülemise taseme analüüsimisele, mis võib selgitada, miks ta jättis metaanipursked maapinna lähedale või võib-olla seetõttu, et metaani tipud on hooajalised.

Hooajalised ja päevased erinevused võivad olla kooskõlas bioloogiaga - nagu mikroobides - kui metaani allikaga, kuid leidub ka muid usutavaid geoloogilisi selgitusi. Austraalia Riikliku Ülikooli (ANU) Penny Kingi sõnul:

Mõned Maa mikroobid võivad ilma hapnikuta ellu jääda, sügaval maa all ja vabastada metaanist jäätmete osana. Marsil sisalduval metaanil on muid võimalikke allikaid, näiteks vee-kivimi reaktsioonid või metaani sisaldavad lagunevad materjalid.

Illustratsioon, mis kujutab, millised protsessid võivad tekitada ja hävitada metaani Marsil. Tõenäoliselt pärineb metaan pinna alt ja see eraldub atmosfääri pinnase pragude kaudu. Pilt ESA kaudu.

Kuigi metaani tekitaja on siiani teadmata, arvavad enamik teadlasi, et see pärineb maa-alusest pinnast, perioodiliselt pragude kaudu eraldudes. See võib jälle olla kooskõlas bioloogia või geoloogiaga. Geoloogilisteks allikateks võivad olla vee-kivimi koostoimed või jäised metaanklaklaadid, mis sisaldavad metaani ja vabastavad seda soojematel temperatuuridel. Kui see oleks kivimid ja vesi, oleks see ikkagi põnev leid, mis näitab, et maapinnal on veel vedelat vett ja vähemalt mõnda aktiivset geoloogilist protsessi. Ainuüksi see võib pakkuda mikroobidele kena elupaika, isegi kui nad ise metaani ei tootnud.

Ükskõik milline metaani seletus osutub, pakub see põneva ülevaate punase planeedi praegustest geoloogilistest või bioloogilistest protsessidest.

Alumine rida: uus uuring näitab, kuidas metaani kontsentratsioon Marsi atmosfääris varieerub iga päev, mitte ainult hooajaliselt.

Allikas: metaani päevane variatsioon ja mikrosektsiooni vool Gale'i kraatris, Marsil, mida piiravad ExoMars Trace Gas Orbiter ja uudishimu vaatlused

ANU kaudu