Концептуальная схема марсохода НАСА Curiosity, измеряющего метан на поверхности Марса. Фото: Джон П. Ортис, 2022 г.
С тех пор как 20 лет назад метан был впервые обнаружен в атмосфере Марса, ученые изо всех сил пытались выяснить его происхождение и то, как он транспортируется по Красной планете. Измерения образцов атмосферы, собранных марсоходом НАСА Curiosity в кратере Гейла, показывают колебания уровня метана в течение дней и сезонов, но определить время и причины этой изменчивости оказалось сложно. Эти выбросы, возможно, производимые подповерхностными микробами, могут стать важным доказательством существования жизни на Марсе. Однако отбор проб истощает ограниченные ресурсы Curiosity, поэтому первостепенное значение имеет определение того, почему происходят колебания и когда лучше всего собирать образцы.
Согласно недавнему исследованию, проведенному Джоном Ортисом, докторантом по экологической инженерии в Университете Джонса Хопкинса, барометрическая накачка может быть ответственна за попадание газов из-под поверхности планеты в ее атмосферу через нерегулярные, но предсказуемые промежутки времени. Этот естественный механизм может хранить ценную информацию для миссии Curiosity, которая в настоящее время существует уже 11 лет.
«Барометрическая откачка — это процесс, в котором изменения атмосферного давления могут выталкивать и вытягивать газы из подземных пор горных пород на поверхность», — сказал Ортис из Департамента гигиены окружающей среды и инженерии. «Как и на Земле, ежедневные изменения атмосферного давления на Марсе в основном вызваны солнечным нагревом: более холодный воздух ночью имеет более высокое давление, более теплый воздух в течение дня имеет более низкое давление. Земля может, по сути, «выдыхать» газы, такие как метан, выталкивая их на поверхность через трещины, когда атмосферное давление низкое, и вытягивая обратно под землю, когда давление воздуха высокое».
Результаты команды опубликованы в Журнале геофизических исследований: Планеты. В число исследователей входили коллеги Ортиса из Университета Джонса Хопкинса, Лос-Аламосской национальной лаборатории, Университета Пердью и Фонда пресной воды.
Для своего исследования исследователи использовали компьютерные модели, чтобы смоделировать, как метан движется под поверхностью Марса, а также как он смешивается в атмосфере. Затем они сравнили смоделированные концентрации метана с измерениями марсохода Curiosity. Поскольку погода и атмосферное давление на Марсе гораздо менее хаотичны, чем на Земле, исследователи смогли спрогнозировать уровни метана в атмосфере с течением времени.
Одним из важных результатов компьютерного моделирования исследователей стало «выброс» метана незадолго до марсианского восхода солнца — информация, которая могла бы помочь Curiosity при выполнении серии экспериментов по отбору проб атмосферы в рамках текущей кампании по определению характеристик колебаний метана в кратере Гейла.
«Наша работа предполагает несколько ключевых временных окон для сбора данных Curiosity, каждый из которых потенциально может рассказать нам что-то новое о процессах циркуляции и транспортировки метана. Мы считаем, что они дают наилучшие шансы ограничить время колебаний метана и, надеюсь, снизить его». линия, приближающая нас к пониманию того, откуда она взялась на Марсе», — сказал Харихар Раджарам, профессор гигиены окружающей среды и инженерии в Университете Джонса Хопкинса и научный руководитель Ортиса.
Среди авторов: Кевин Льюис, доцент Университета Джонса Хопкинса; Филип Стауффер, ученый из Национальной лаборатории Лос-Аламоса; Роджер Винс, профессор Университета Пердью; и Дилан Харп, вычислительный гидролог из Freshwater Trust.
Информация от: Университетом Джонса Хопкинса
