Przejdź do treści

Zagadka marsjańskiego metanu

Łazik Curiosity wykonujący selfie 15 czerwca 2018 r.

Metan wykryty na Marsie wzbudził zainteresowanie wielu naukowców. Tym co zaskoczyło badaczy było odnotowanie znaczącego skoku jego natężenia przez łazik Curiosity w 2019 roku. Ciekawość potęgował brak wykrycia zwiększonej ilości gazu przez sondę Trace Gas Orbiter. Ostatnie badania wskazują, że zespół naukowców jest bliski rozwiązania tajemnicy „znikającego” metanu.

Zainteresowanie obecnością metanu na Marsie jest znaczne, przez wzgląd na to, że kojarzony jest on z obecnością życia. Omawiany związek chemiczny jest bowiem w dużej części wydzielany przez przeżuwacze, takie jak bydło, w procesie metanogenezy. Obecność metanu może więc świadczyć o istnieniu mikroorganizmów, które go produkują. Oczywiście wykrycie tego gazu nie implikuje występowania życia na Czerwonej Planecie. Metan powstaje także w procesach geologicznych obejmujących interakcję skał, wody i ciepła.

Prawdziwa zagadka pojawiła się, kiedy rozpoczęto pomiary metanu przy pomocy dwóch urządzeń. Jednym z nich był zamontowany w łaziku Curiosity instrument TLS (Tunable Laser Spectrometer). O ile wcześniej wykrywano śladowe ilości gazu (porównywano je do rozpuszczenia łyżki soli w basenie olimpijskim wypełnionym wodą) tak w 2019 roku zanotowano znaczny wzrost. Ten skok natężenia postanowiono sprawdzić za pomocą sondy TGO (Trace Gas Orbiter). Europejski zespół odpowiedzialny za orbiter ogłosił, że nie wykryto metanu na powierzchni Czerwonej Planety, co zaskoczyło badaczy zaangażowanych w misję. 

TGO został zaprojektowany jako złoty standard pomiaru metanu i innych gazów na całej planecie. Jednocześnie TLS Curiosity jest wysoce precyzyjnym urządzeniem, które będzie używane do wczesnego ostrzegania o pożarach na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a także do śledzenia poziomu tlenu w kombinezonach astronautów. Skąd więc tak duża rozbieżność w pomiarach dwóch tak kunsztownych urządzeń? Naukowcy spekulowali na ten temat. Eksperci zasugerowali, że to łazik Curiosity uwalnia gaz w czasie pracy. Zespół sprawdził więc korelacje między wskazaniami łazika, podłożem, kruszeniem skał i degradacją kół. W wyniku przeprowadzonych testów, upewniono się, że pomiary wykonane przez TLS są prawidłowe.

Planetolog John E. Moores wysunął hipotezę jakoby i Curiosity i TGO miały słuszność w swoich pomiarach. Prognozowano, że rozbieżności w wynikach obserwacji obu urządzeń, biorą się z tego, że były one prowadzone w innym czasie. TLS potrzebuje dużej mocy, toteż działa głównie nocą, kiedy inne instrumenty łazika nie pracują. Moores dostrzegł, że atmosfera Marsa nocą jest spokojna, więc metan sączący się z podłoża gromadzi się blisko jego powierzchni, gdzie Curiosty z łatwością może go wykryć. TGO wymaga natomiast światła słonecznego, dzięki czemu może zlokalizować metan na wysokości około 5 kilometrów nad powierzchnią. John E. Moores stwierdził, że każda atmosfera w pobliżu powierzchni planety przechodzi pewien cykl w ciągu dnia. Atmosfera zmienia się pod wpływem ciepła słonecznego, gdy rozgrzane powietrze unosi się, a chłodne opada. To właśnie w ten sposób, metan ulokowany blisko powierzchni nocą, jest mieszany z atmosferą w ciągu dnia, co rozcieńcza go do poziomów niewykrywalnych przez orbiter.

Prognozy planetologa zostały potwierdzone badaniami. Zespół Curiosity zebrał pierwsze precyzyjne pomiary za dnia. TLS konsekwentnie mierzył metan w ciągu jednego sola, kiedy to łączył jeden pomiar nocny z dwoma wykonanymi za dnia. Następnie za pomocą instrumentu SAM (The Sample Analysis at Mars), w który wyposażony jest łazik, zasysano marsjańskie powietrze, aby wyizolować z niego skoncentrowaną próbkę metanu, którą TLS mógł z łatwością zbadać. Urządzenie wielokrotnie przepuszczało przez próbkę wiązkę laserową, którą dostrojono tak, aby długość fali wiązki była absorbowana przez metan.

Badania wykonywano na powierzchni krateru Gale. Potwierdzono, że stężenie metanu spada w ciągu dnia. To jednak nie jedyna zagadka, przed rozwiązaniem której stoją naukowcy. Metan jest stabilny i może przetrwać na Marsie około 300 lat, zanim zostanie zniszczony przez promieniowanie słoneczne. Założono, że ów gaz może wyciekać ze wszystkich kraterów podobnych do Gale. Takie rozumowanie implikuje możliwość wykrycia metanu przez instrumenty TGO. Dlaczego więc nie udało się tego zrobić? Naukowcy podejrzewają, że może istnieć czynnik, który uszczupla ilość związku chemicznego w atmosferze Marsa, przez co nie rejestrują go instrumenty orbitera. Obecnie trwają eksperymenty sprawdzające, czy wyładowania elektryczne o bardzo niskim poziomie, indukowane przez pył atmosferyczny Marsa, mogą być odpowiedzialne za destrukcje metanu, czy też jego ilość jest redukowana przez obfite ilości tlenu na powierzchni Czerwonej Planety.

Więcej informacji:


Źródło: NASA


Opracował: Kamil Lachowicz


Na zdjęciu: łazik Curiosity wykonujący selfie 15 czerwca 2018 r. Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

 

Reklama