Что производит метан на Марсе? По следам загадочного газа

Метан — один из самых интересных газов для астрономов и астробиологов. Он является одним из признаков жизни на Земле, так как большая часть метана в нашей атмосфере производится биологическими процессами. Но метан также может иметь неорганическое происхождение, например, из-за химических реакций в недрах планеты или из-за воздействия солнечного ветра на поверхность.

На Марсе метан был обнаружен впервые в 2003 году с помощью телескопа на Земле, а затем подтвержден космическими аппаратами на орбите и на поверхности Красной планеты. Однако его источник до сих пор остается загадкой. Метан на Марсе имеет очень короткий срок жизни — около 300 лет - из-за разрушения ультрафиолетовым излучением и окислением. Это означает, что он должен постоянно пополняться из какого-то источника, иначе он бы давно исчез из атмосферы.

Существует несколько гипотез о том, откуда берется метан на Марсе. Одна из них предполагает, что он выделяется микроорганизмами, которые могут жить в подземных водоносных слоях или в ледяных образованиях. Это было бы самым захватывающим открытием, так как это означало бы, что на Марсе существует или существовала жизнь. Другая гипотеза связывает метан с геологической активностью, такой как вулканизм или тектонические процессы. Это было бы менее удивительно, но все же важно для понимания структуры и эволюции Марса. Еще одна гипотеза гласит, что метан образуется в результате взаимодействия воды и пород, содержащих углерод, таких как серпентиниты. Это было бы интересно с точки зрения химии и минералогии Марса.

Но как узнать, какая из этих гипотез верна? Для этого нужно измерять уровень метана в атмосфере Марса с высокой точностью и частотой, а также анализировать его изотопный состав и химические свойства. Это не так просто, как кажется, так как метан на Марсе имеет очень низкую концентрацию — около 0,00001% от общего объема атмосферы. Кроме того, метан на Марсе не распределен равномерно, а имеет сезонные и суточные колебания, которые могут быть связаны с разными факторами, такими как температура, давление, ветер, пыльные бури и т. д.

Для изучения метана на Марсе используются разные методы и инструменты. Одним из них является ровер Curiosity, который приземлился на Марс в 2012 году и с тех пор исследует кратер Гейла. Curiosity имеет на борту спектрометр SAM (Sample Analysis at Mars), который может анализировать состав атмосферы и почвы, в том числе определять наличие метана. Curiosity также имеет на борту лазерный спектрометр ChemCam, который может измерять состав пород на расстоянии до 7 метров с помощью лазерного импульса.

Curiosity уже сделал несколько важных открытий, связанных с метаном на Марсе. Он обнаружил, что уровень метана в атмосфере Марса меняется в течение года, достигая максимума в конце лета на северном полушарии и минимума в конце зимы. Он также обнаружил, что уровень метана в атмосфере Марса имеет резкие всплески, которые могут длиться от нескольких часов до нескольких дней. Однако причина этих всплесков пока не ясна.

Недавно команда Curiosity опубликовала новое исследование, в котором представила результаты компьютерного моделирования, которое помогло понять, как метан перемещается из подземных слоев в атмосферу и как он смешивается в атмосферном столбе. Они также учли, как метан адсорбируется на поверхности скал, что зависит от температуры. Их симуляции показали, что метан может выделяться из трещин в земле незадолго до восхода солнца в северном летнем сезоне, что согласуется с данными ровера, свидетельствующими о суточных колебаниях метана. Эти данные помогают определить, в какое время суток лучше всего проводить эксперименты по отбору проб атмосферы, чтобы получить наиболее точную информацию о метане на Марсе.

Эта работа является важным шагом к выяснению происхождения метана на Марсе, который может быть связан с жизнью или геологией. Но для того, чтобы дать окончательный ответ на этот вопрос, нужно больше данных и анализов. В этом может помочь новый ровер Perseverance, приземлившийся на Марс в 2021 году и исследует кратер Езеро. Perseverance имеет на борту спектрометр MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), который разработан с целью проверки возможности производить кислород из углекислого газа непосредственно в атмосфере Марса. Это может быть полезно не только для будущих миссий с участием людей, но и для изучения метана, так как кислород является одним из факторов, влияющих на его стабильность. Perseverance также имеет на борту спектрометр SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals), способный определять органические и неорганические соединения на поверхности Марса с помощью лазера и ультрафиолетового света. Это может быть полезно для поиска потенциальных следов жизни или источников метана.

Кроме того, на Марсе работают другие космические аппараты, которые могут дополнить данные роверов. Например, орбитальный аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) изучает атмосферу Марса и ее взаимодействие с солнечным ветром, что может влиять на уровень метана. Орбитальный аппарат TGO (Trace Gas Orbiter) из проекта ExoMars исследует состав атмосферы Марса с высоким разрешением и может обнаруживать метан и другие газы в разных регионах и временах года. Орбитальный аппарат MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) делает детальные снимки поверхности Марса и может выявлять геологические структуры и изменения, которые могут быть связаны с метаном.

Таким образом, метан на Марсе является одной из самых интригующих и сложных загадок, которые пытаются разгадать ученые и исследователи. Он может быть ключом к поиску жизни на Марсе или к пониманию его геологии и истории. Для того, чтобы дать окончательный ответ на этот вопрос, нужно совместить данные и анализы из разных источников и методов, а также продолжать исследовать Марс с помощью новых миссий и технологий.