Ученые-планетологи оживляются всякий раз, когда упоминается метан. Метан вырабатывается живыми существами на Земле, поэтому считается, что он является потенциальной биосигнатурой в других местах. В последние годы MSL Curiosity обнаружил метан, исходящий с поверхности кратера Гейла на Марсе. До сих пор никто не объяснил, откуда это взялось.
У ученых НАСА есть несколько новых идей.
С тех пор, как «Кьюриосити» приземлился на Марсе в 2012 году, он обнаружил метан. Но метан демонстрирует некоторые странные характеристики. Он выходит только ночью, колеблется в зависимости от сезона, и иногда количество метана подскакивает в 40 раз больше обычного уровня.
Орбитальный аппарат ExoMars Trace Gas Orbiter ЕКА вышел на научную орбиту вокруг Марса в 2018 году, и ученые были полностью ожидаемы, что он обнаружит метан в атмосфере планеты. Но этого не произошло, и он никогда не был обнаружен где-либо еще на поверхности Марса.
Если жизнь и производила метан, то, похоже, она ограничивалась недрами кратера Гейла.
Убедительных доказательств существования жизни на Марсе нет. Возможно, так было и в прошлом, и вполне возможно, что какая-то существующая жизнь цепляется за хрупкое существование в подземных рассолах или где-то в этом роде. Но у нас нет доказательств, поэтому жизнь как источник метана практически исключена. Тем более, что данные показывают, что жизнь должна была бы находиться под кратером Гейла и нигде больше.
Ученые пытались определить источник метана, но пока не пришли к конкретному ответу. Скорее всего, это как-то связано с подземными геологическими процессами с участием воды.
«Это история со множеством поворотов сюжета», — сказал Эшвин Васавада, научный сотрудник проекта Curiosity в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, которая возглавляет миссию Curiosity.
Александр Павлов — планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, который возглавляет группу учёных НАСА, изучающих загадку марсианского метана. В недавних исследованиях они предположили, что метан хранится под землей. Они не объяснили, что его вызвало, но показали, что метан может быть запечатан под землей солью, затвердевшей в марсианском реголите.
Они предположили, что метан мог быть выброшен из подземного резервуара под весом самого марсохода Curiosity. Вес марсохода может сломать соляную печать и выпустить клубы метана. Это интересное предположение, но оно не объясняет сезонных и суточных колебаний. Это имеет смысл, поскольку кратер Гейла — один из двух регионов, где работает марсоход. Другой — кратер Джезеро, где работает марсоход «Настойчивость», но у него нет детектора метана. (Как и марсоход ЕКА «Розалинда Франклин», который должен приземлиться на Марс в 2029 году.)
Исследовательская группа рассмотрела эти колебания, предположив, что сезонное и ежедневное отопление также может нарушить герметичность и высвободить метан.
Их потенциальные объяснения основаны на исследовании, проведенном Павловым в 2017 году. Он выращивал бактерии, называемые галофилами, которые растут в соленых условиях, в моделируемой марсианской вечной мерзлоте. Смоделированная почва была насыщена солью, повторяя условия на большей части Марса. Рост микробов оказался неубедительным, но исследователи заметили кое-что еще. Когда соленый лед сублимировался, остался слой затвердевшей соли, образующий корку.
«В тот момент мы не особо об этом думали», — сказал Павлов.
Но он вспомнил об этом, когда MSL Curiosity обнаружил необъяснимый выброс метана на Марсе в 2019 году.
«Именно тогда это пришло мне в голову», — сказал Павлов. Затем он и группа исследователей начали тестировать условия, которые могли бы сформировать затвердевшие соляные печати, а затем сломать их.
Перхлорат — это химическая соль, широко распространенная на Марсе. Павлов и его коллеги-исследователи воссоздали различные модели вечной мерзлоты Марса с различным количеством перхлората. Внутри камеры моделирования Марса они подвергли образцы воздействию различных температур и атмосферных давлений, чтобы посмотреть, сформируются ли из них уплотнения.
В своих экспериментах они использовали неон в качестве аналога метана и вводили его под почву. Затем они измерили давление газа под и над почвой. Они обнаружили, что давление под почвой было выше, а это означает, что газ задерживался в соленой вечной мерзлоте. Кроме того, они обнаружили, что уплотнения образовывались в образцах, содержащих всего лишь 5–10% перхлората, и формировались они в течение 3–13 дней. Это убедительные результаты.
Хотя 5-10% перхлората звучит не так уж и много, на самом деле это более высокая концентрация, чем в кратере Гейла, где был обнаружен метан. Но перхлорат — не единственная соль в марсианском реголите. Он также содержит сульфаты, еще один тип солевого минерала. Павлов говорит, что затем он и его команда проверят сульфаты на их способность образовывать уплотнения.
Загадка марсианского метана привлекает много внимания. Это пикантная загадка, и как только она будет решена, наше понимание метана как биосигнатуры или ложноположительного результата значительно улучшится. В старшем обзоре планетарной миссии НАСА за 2022 год рекомендовано продолжить изучение вопроса производства и разрушения метана на Марсе.
Вид работы, которую выполняют Павлов и его коллеги, важен, но он сдерживается. Павлов говорит, что им нужны более последовательные измерения метана. Проблема в том, что прибор SAM (анализ образцов на Марсе) Curiosity, который обнаруживает метан, занят другими задачами. Он проверяет наличие метана всего несколько раз в год. В основном он занят бурением образцов и их тестированием — важной и трудоемкой частью миссии марсохода.
«Эксперименты с метаном требуют больших ресурсов, поэтому мы должны действовать стратегически, когда решаем их проводить», — сказал Чарльз Мэлеспин из Годдарда, главный исследователь SAM.
Миссия Curiosity не была предназначена для измерения колебаний метана. В 2017 году НАСА заявило, что его инструмент SAM брал пробы атмосферы только 10 раз за 20 месяцев. Это очень противоречивая выборка, которая оставляет много вопросов без ответа.
Ученые считают, что необходима еще одна миссия, чтобы улучшить понимание марсианского метана. Вместо того, чтобы один датчик фиксировал нерегулярные показания метана из одного места, нам нужны несколько испытательных станций на поверхности, которые регулярно контролируют атмосферу. Ничего подобного в работе нет.
«Некоторая часть работы по метану придется оставить будущим наземным космическим кораблям, которые будут более сосредоточены на ответах на эти конкретные вопросы», — сказал Васавада.
