Одной из непрекращающихся загадок на Марсе является спорадическое обнаружение атмосферного метана. С 1999 года обнаружения проводились наземными обсерваториями, орбитальными миссиями и на поверхности марсоходом Curiosity. Однако другие миссии и обсерватории вообще не обнаружили метан, и даже когда он был обнаружен, его численность, по-видимому, колеблется сезонно или даже ежедневно.
Итак, откуда же берется этот прерывистый метан? Группа ученых предложила интересную теорию: метан высасывается из-под земли за счет изменения давления в марсианской атмосфере. Исследователи смоделировали, как метан движется под землей на Марсе через сеть подземных разломов, и обнаружили, что сезонные изменения могут вытеснять метан на поверхность на короткое время.
В своей статье, опубликованной в Журнале геофизических исследований: Планеты, ученые говорят, что их моделирование предсказывает кратковременные импульсы метана перед восходом солнца в предстоящем северном летнем периоде Марса, который является возможным временным интервалом для следующей кампании Curiosity по отбору проб атмосферы.
«Наша работа предполагает несколько ключевых временных интервалов для сбора данных Curiosity», — сказал Джон Ортис, аспирант Лос-Аламосской национальной лаборатории, возглавлявший исследовательскую группу. «Мы считаем, что это дает наилучшие шансы ограничить время колебаний метана и (надеюсь) в дальнейшем приблизить нас к пониманию того, откуда он берется на Марсе».
Присутствие метана (CH4) в марсианской атмосфере представляет большой интерес для планетологов и экзобиологов, поскольку оно может указывать на настоящую или прошлую микробную жизнь. Или это также может быть связано с небиологическими процессами, такими как вулканизм или гидротермальная активность.
Проблема с обнаружением метана в том, что оно не длится долго. Попадая в атмосферу, он может быстро разрушаться естественными атмосферными процессами. Таким образом, любой метан, обнаруженный в атмосфере Марса, означает, что он, должно быть, был выпущен недавно, что только добавляет интриги.
На Земле большая часть метана производится живыми существами, такими как микроорганизмы в осадочных слоях или в кишечнике жвачных животных (коров, овец, оленей и т. д.). Что касается метана, произведенного в результате абиотических или неживых процессов, то существует высокая вероятность того, что он мог быть произведен миллионы или даже миллиарды лет назад, находясь в ловушке в подземных горных породах.
Тем не менее, обнаружение метана на Марсе является большой проблемой из-за потенциальных биологических источников, таких как метаногенные микробы.
В 2004 году орбитальный аппарат Mars Express (MEO) обнаружил метан в марсианской атмосфере. В 2013 и 2014 годах Curiosity обнаружил всплески метана в атмосфере кратера Гейла. Интересно, что MEO снова обнаружил всплеск метана в том же месте, что и Curiosity, только день спустя.
Ортис и его команда хотели лучше понять уровень метана на Марсе и использовали высокопроизводительные вычислительные кластеры для моделирования того, как метан проходит через сеть подземных разломов, а затем выбрасывается в атмосферу под воздействием колебаний атмосферного давления. Они также смоделировали, как метан адсорбируется порами горных пород — это температурно-зависимый процесс, который может способствовать колебаниям уровня метана.
Команда заявила, что их моделирование предсказало выбросы метана с поверхности земли в атмосферу незадолго до марсианского восхода солнца в летний сезон на севере планеты, который совсем недавно закончился. Это подтверждает предыдущие данные марсохода, свидетельствующие о том, что уровень метана колебался не только сезонно, но и ежедневно. Благодаря этим данным команда марсохода Curiosity сможет выяснить, когда и где искать метан, что может помочь в достижении главной цели марсохода — поиске признаков жизни.
«Понимание вариаций метана на Марсе было выделено командой НАСА Curiosity как следующий ключевой шаг на пути к выяснению того, откуда он берется», — сказал Ортис. «Есть несколько проблем, связанных с достижением этой цели, и самая большая из них — узнать, в какое время данного солнца (марсианские сутки) Curiosity лучше всего провести эксперимент по отбору проб атмосферы».
Статья: «Субсуточные вариации метана на Марсе, вызванные барометрической накачкой и эволюцией планетарного пограничного слоя». Журнал геофизических исследований: Планеты. DOI: 10.1029/2023JE008043
Пресс-релиз ЛАНЛ
