Загадка на метана на Марс? Зависи от времето на деня

Космически кораб, обикалящ около оранжев Марс с лъч, изпълнен с малки точки, идващи от далечното слънце.

Концепцията на художника за трасиращия газов орбитал на ESA, част отExoMarsмисия. Този инструмент анализира атмосферата на Марс и все още не е открил метан в атмосферата на Марс. Това е въпреки факта, че марсоходът на НАСА Curiosity е открил метан във въздуха на Марс няколко пъти. Сега учените смятат, че знаят защо. Изображение чрезТОВА.


Загадката на метана на Марс е объркваща

От години учените се опитват да разберат какво създава метана на Марс. Земният живот произвежда метан. Телескопи, орбитални устройства иЛюбопитстворовер са открили метан на Марс. Доказателствата изглеждат убедителни. Изглежда, че метанът е там, макар и в по -малки количества, отколкото на Земята. Но има заяждащи несъответствия. Някои инструменти откриват газа, докато други, които трябва да го открият, не. Защо? Сега ново проучване, публикувано на 29 юни 2021 г., приближава учените крачка по -близо до разрешаването на мистерията на метана на Марс

Именно учените с роувър мисията Curiosity предложиха решение на пъзела. Новото изследване се фокусира върху несъответствията между откриването на метан от Curiosity вКратер Гейл, и липсата на метан, открита отTrace Gas Orbiter, част от мисията на ESA ExoMars. Любопитството прави многократни наблюдения на периодични скокове на метан. Орбитърът Trace Gas все още не е открил окончателно метан.


Новите резултати показват, че е такавремето на денятова прави цялата разлика. Curiosity и Trace Gas Orbiter търсят метан по различно време на деня на Марс.

СписаниетоАстрономия и астрофизика публикуванинарецензиранрезултатите от 29 юни.

Метан на Марс: Да или не?

Мисията ExoMars наистина е две мисии. Първият е Trace Gas Orbiter, лансиран през 2016 г. Вторият ще се състои от роувър и повърхностна платформа, планирана за стартиране през 2022 г. Заедно те ще решат въпроса дали на Марс е съществувал живот. И тъй като земният живот произвежда метан, въпросът за метана е свързан с въпроса за живота на Марс. През 2016 г., когато започна мисията ExoMars, учените смятаха, че тя ще открие метан на Марс. Неговите инструменти са изключително чувствителни към дори следи от количество газ.

Но Trace Gas Orbiter не откри метан на Марс. И този резултат обърка учените. Точно толкова беше в противоречие с това, което бяха открили Кюриосити и някои орбитални апарати и телескопи на Марс.




Крис Уебстъре олово наРегулируем лазерен спектрометъринструмент на марсохода Mars Curiosity. Той е водещ автор на новия доклад за разликите между ден и нощ в откриването на метан на Марс. Той коментира:

Когато Trace Gas Orbiter се появи на борда през 2016 г., напълно очаквах екипът на орбитата да съобщи, че навсякъде на Марс има малко количество метан.

И той каза, когато европейският Trace Gas Orbiter не намери нищо, изобщо никакъв метан:

... Определено бях шокиран.


Роботизиран роувър на колела върху кафяво -скалисти терени с хълмове на заден план.

Марсоходът Curiosity е направил това селфи на 12 май 2019 г. Марсоходът проучва в кратера Gale от 2012 г. Изображение чрез NASA/ JPL-Caltech/ MSSS.

Диаграма със синусоидални извити линии и етикетирани цветни точки, насложени върху марсианския пейзаж.

Марсоходът на НАСА Curiosity е открил метан многократно. Той откри доказателства за сезонен цикъл на газа и сега изглежда има и дневен цикъл. Изображение чрезНАСА/ JPL-Caltech.

Два инструмента, противоречиви резултати

Инструментът на Уебстър на борда на Curiosity (настройваемият лазерен спектрометър) беше този, който помогна за анализ на метана, открит в кратера Гейл. Установено е, че средно има по -малко от 1/2 част на милиард в обем фонов метан в този кратер. Понякога обаче инструментът е откривал изблици на метан до 20 части на милиард (което е значително, дори ако не звучи така).

Инструментите на борда на Trace Gas Orbiter и Curiosity трябва да могат да откриват изключително малки количества метан. И така, по дяволите? Защо такова разминаване в резултатите им?


След като Curiosity е открил метан, може ли самият ровър да го пусне? Екипът на мисията разгледа всички възможни начини, по които марсоходът би могъл да произвежда газ, но не откри нищо. Уебстър каза:

Така че разгледахме корелациите с насочването на марсохода, земята, смачкването на скали, деградацията на колелото, вие го наричате. Не мога да надценя усилията, които екипът е положил, за да разгледа всеки малък детайл, за да се увери, че тези измервания са правилни, и те са.

Две графики с много назъбени цветни линии и етикети.

Орбитърът Trace Gas Orbiter е открил газове като въглероден диоксид и озон, както се очаква, но не и метан (CH4). Сега изглежда, че газът е твърде разреден в горните слоеве на атмосферата през деня, за да бъде открит, когато Trace Gas Orbiter прави своите измервания. Изображение чрез Olsen et al./ТОВА.

С привидно потвърдените резултати на Curiosity, друг учен -Джон Е. Мурсв Йоркския университет в Торонто - започна да разглежда проблема. Той обясни:

Взех това, което някои от моите колеги наричат ​​много канадски възглед за това, в смисъл, че зададох въпроса: „Ами ако и Curiosity, и Trace Gas Orbiter са прави?“

Разлика между деня и нощта

Тогава Мурс предположи, че отговорът може да е свързан с времето на деня. По -конкретно, настройваемият лазерен спектрометър на Curiosity - инструментът, който е открил метана - се използва предимно през нощта. Използва се, когато на борда на Curiosity не се използват други инструменти. Това се дължи главно на голямото количество енергия, което изисква. Както разсъждава Мурс, за Curiosity ще бъде по -лесно да открие метана близо до повърхността през нощта, когато въздухът е по -спокоен.

Trace Gas Orbiter, от друга страна, работи по различен начин. Този инструмент на орбита на Марс разчита на слънчева светлина, за да открие метан на 3 мили (5 км) над повърхността на Марс. Така че докато Curiosity търси метан през нощта, Trace Gas Orbiter го търси, когато е над деня на Марс.

И всички знаем, че по -топлият въздух се издига, а по -хладният потъва. През деня на Марс тънката атмосфера се разклаща от слънчевата топлина. Така че всеки метан, който присъства през нощта близо до повърхността - откриваем от Curiosity - ще си проправи път нагоре в атмосферата като цяло по време на марсианския ден. В този случай тя ще бъде разредена от по -голямата атмосфера, до такава степен, че Trace Gas Orbiter не може да я открие. Както обясни Мурс:

Всяка атмосфера близо до повърхността на планетата преминава през цикъл през деня. Така че осъзнах, че нито един инструмент, особено орбитален, няма да види нищо.

Усмихнат мъж с мустаци в яке с костюм, пред стъпалата.

Крис Уебстърв лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния, е водещ автор на новия доклад за разликите между деня и нощта в метана на Марс. Изображение чрезJPL.

Усмихнат мъж в ярко лилава риза и черна жилетка, облегнат на метален инструмент.

Джон Е. Мурсв Йоркския университет в Торонто първо зададе въпроса: „Ами ако Curiosity и Trace Gas Orbiter са прави и двете?“

Загадката на метана на Марс е разрешена?

Може ли отговорът да бъде толкова прост, колкото ден и нощ? За да проверят, екипът на Curiosity събра прецизни измервания на атмосферата през деня. Едно нощно измерване беше разделено с две дневни. Инструментите му засмукваха въздуха всеки път по два часа, като премахваха въглеродния диоксид. Тъй като въглеродният диоксид съставлява по -голямата част (95%) от атмосферата на Марс, малкото количество оставащ въздух улеснява откриването на метан.

Джон Мур прогнозира, че през деня количеството метан в кратера Гейл - където се намира Curiosity - трябва да спадне почти до нула. И наистина е така, споредПол Махафи, който ръководи групата инструменти за марсохода Curiosity. Той каза:

Джон прогнозира, че метанът трябва ефективно да спадне до нула през деня и нашите две дневни измервания потвърдиха това. Така че това е един от начините да се сложи в леглото това голямо разминаване.

Дали нещо разрушава метана?

Тези скорошни наблюдения биха могли да обяснят защо метанът е бил открит през нощта от Curiosity, но не и през деня от Trace Gas Orbiter. Те биха могли ... ако все още нямаше друга загадка, която се нуждае от обяснение. Тоест учените изчисляват, че молекулите на метан трябва да издържат300 годинив атмосферата на Марс, преди да бъде унищожен от слънчевата радиация.

Ако това е вярно, тогава очевидно метанът, изтичащ от кратера Гейл и други кратери, трябва да бъде открит от орбитата на Trace Gas. Но метанът изглеждаизчезва. А това означава, че трябва да иманещо другоунищожавайки го.

Но какво?

Мистерия на метан на Марс: химическа активност под земята на Марс, със стрелки и етикети.

Има различни възможни методи, чрез които учените смятат, че на Марс може да се създаде и унищожи метан. Изображение чрезТОВА.

Учените не знаят. Те теоретизират, че това може да са електрически разряди на ниско ниво, причинени от прах (Марс имамного прах). Или може да има достатъчно кислород близо до повърхността на Марс, за да изтрие метана, преди той да достигне горните слоеве на атмосферата, където орбиталния апарат на Trace може да го открие. Уебстър каза:

Трябва да определим дали има по -бърз механизъм за унищожаване от нормалното, за да съгласуваме напълно наборите от данни от ровера и орбиталния апарат.

И така търсенето на отговори продължава.

Метанът идва от земята

Според wqy, друго проучване през 2019 г.също заключиче количеството метан в атмосферата на Марс варира ежедневно, а не само сезонно. Почистване на камъни от вятъраелиминиранкато възможен източник през 2019 г. Учените сега смятат, че метанът произхожда от земята, но все още не знаят дали източникът е биологичен, геологичен или и двете. Това може да е древен метан, уловен в подпочвен лед, който периодично да се изпуска на повърхността, или в момента може да бъде произведен по някакъв друг начин.

И двете обяснения могат да включват биологияилигеология. Загадката на метана на Марс все още стои!

Големи колела на роувъра пред червен пустинен фон.

Камерата за ръчен обектив на Марс на ръката на роувъра Curiosity на НАСА придоби това изображение на 19 март 2017 г. Забележете износването на колелата на марсохода. Проучва се в кратера Гейл от август 2012 г. Изображение чрезНАСА/ JPL-Caltech/ MSSS.

В крайна сметка: Учените мислят, че разбират защо марсоходът на НАСА „Кюриосити“ може да открие метан на повърхността на Марс, но трасиращият газов орбитатор на ЕКА не може да го открие от орбитата на Марс. Разликата може да се дължи на времето през деня, всеки търси метан.

Източник: Разликите между ден и нощ в метана на Марс предполагат нощно задържане в кратера Гейл

Чрез лаборатория за реактивни двигатели