Proč se metan Mars mění v průběhu jednoho marťanského dne?

Autoportrét roveru zvědavosti na Marsu. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech / MSSS / ANU.

Tajemství marťanského metanu bylo v poslední době ve zprávách znovu, počínaje studií oznámenou začátkem tohoto měsíce, která říká, že pravděpodobně není způsobena větrnou erozí hornin. Nyní další nová studie zpřesnila odhady plynného metanu v atmosféře Marsu a ukázala, jak se koncentrace mění v průběhu jednoho marťanského dne.

Tato recenzovaná studie vedená Johnem Mooresem na York University v Kanadě byla zveřejněna v Geophysical Research Letters 20. srpna 2019. Podle Moores:

Tato nová studie předefinuje naše chápání toho, jak se koncentrace metanu v atmosféře Marsu v průběhu času mění, a to nám pomáhá řešit větší tajemství toho, co může být zdroj.

Zdrojem metanu Mars je skutečné tajemství. Odkud pochází metan? Na Zemi může být metanový plyn spojen s mikrobiálním životem. Myšlenka živých mikrobů na Marsu má již dlouho zajímavé astronomy. Různé kosmické lodě posílané na Mars hledaly známky života, ale zatím žádné známky života nebyly odhaleny. V roce 2018 vědci oznámili, že sezónní výkyvy metanu Mars mohou souviset s mikroorganismy. Nebo by změny v metanu mohly být vyvolány geologickými prostředky. Je to zajímavá hádanka!

Nový výzkum zahrnuje data z Trace Gas Orbiter (TGO) a zvědavosti roveru. Zvědavost v kráteru Gale odhalila v posledních letech výbuchy metanu v různých obdobích a analýza ukazuje, že vrcholy jsou v létě a v zimě zmizí.

Nová studie nyní ukazuje, že hladiny metanu se mění také v průběhu marťanského dne. Moores poznamenal:

Tato nejnovější práce naznačuje, že koncentrace metanu se mění v průběhu každého dne. Poprvé jsme dokázali vypočítat jediné číslo pro rychlost prosakování metanu v kráteru Gale na Marsu, což odpovídá průměrně 2, 8 kg [0, 7 galonu] za marťanský den.

Schéma znázorňující sezónní cyklus metanu detekovaný kuriozitou zvědavosti v kráteru Gale. Nová studie naznačuje, že koncentrace metanu se mění také v denní bázi. Obrázek prostřednictvím programu průzkumu NASA / JPL-Caltech / Mars.

Z příspěvku:

ExoMars Trace Gas Orbiter a kuriozita Rover zaznamenali různá množství metanu v atmosféře na Marsu. Stopový plynový orbiter měřil velmi málo metanu (<50 dílů na bilion objemu) nad 5 km [3 mil] ve slunné atmosféře, zatímco kuriozita měřila podstatně více (410 dílů na bilion objemu) poblíž povrchu v noci. V tomto článku popisujeme rámec, který vysvětluje obě měření tím, že naznačuje, že malé množství metanu neustále vytéká ze země. Během dne se toto malé množství metanu rychle promíchává a ředí intenzivní konvekcí, což vede k nízkým celkovým hladinám v atmosféře. Během noci se konvekce zmenšuje a umožňuje metanu hromadit se blízko povrchu. Za úsvitu se proudění zesiluje a metan z blízkého povrchu se mísí a ředí mnohem více atmosférou. Použitím tohoto modelu a koncentrací metanu z obou přístupů jsme poprvé schopni umístit jediné číslo na rychlost prosakování metanu v kráteru Gale, což je ekvivalent 2, 8 kg na marťanský den. Budoucí kosmická loď, která měří metan v blízkosti povrchu Marsu, může určit, kolik metanu vytéká ze země na různých místech, což poskytuje vhled do toho, co procesy vytvářejí tento metan v podpovrchu.

Teleskopická pozorování Marsu také ukázala vrcholové koncentrace methanu v letních měsících. Obrázek přes NASA / Trent Schindler / Wikipedia.

Tato zjištění by měla poskytnout více vodítek, pokud jde o zdroj metanu, který by mohl být biologický nebo nebiologický, přinejmenším pro metan detekovaný v kráteru Gale. Tým byl schopen sladit data mezi TGO a kuriozitou, která představila hádanku. Zatímco zvědavost detekovala hroty na úrovni metanu, TGO to neudělala. Jak Moores vysvětlil:

Dokázali jsme tyto rozdíly vyřešit tím, že jsme ukázali, jak byly koncentrace metanu v atmosféře během dne mnohem nižší a v noci výrazně vyšší poblíž povrchu planety, protože se přenos tepla zmenšuje.

TGO se zaměřil na analýzu horních úrovní atmosféry, což může vysvětlovat, proč chyběly metanové výboje blízko země, nebo snad proto, že špičky metanu jsou sezónní.

Sezónní a denní variace by mohly být v souladu s biologií - jako v mikrobech - jako zdrojem metanu, ale existují i ​​jiná věrohodná geologická vysvětlení. Podle Penny Kinga na Australské národní univerzitě (ANU):

Některé mikroby na Zemi mohou přežít bez kyslíku, hluboko v podzemí a uvolňovat metan jako součást svého odpadu. Metan na Marsu má další možné zdroje, jako jsou reakce vody a hornin nebo rozklad materiálů obsahujících metan.

Ilustrace zobrazující, jaké procesy by mohly vytvořit a zničit metan na Marsu. Metan s největší pravděpodobností pochází z pod povrchem a je uvolňován do atmosféry podpovrchovými trhlinami. Obrázek přes ESA.

Zatímco to, co vytváří metan, je stále neznámé, většina vědců si dnes myslí, že pochází z podzemí a pravidelně se uvolňuje trhlinami. To by opět mohlo být v souladu s biologií nebo geologií. Geologické zdroje by mohly zahrnovat interakce voda-hornina nebo ledové methan klatráty, které obsahují metan, a uvolňují jej během teplejších teplot. Pokud by to byly skály a voda, byl by to stále vzrušující nález, což naznačuje, že je stále ještě tekutá voda pod zemí a alespoň některé zbytkové aktivní geologické procesy. To samo o sobě mohlo mikrobům poskytnout pěkné prostředí, i když sami metan nevyráběli.

Ať už se ukáže jakékoli vysvětlení pro metan, poskytne to fascinující vhled do současných geologických nebo biologických procesů na červené planetě.

Sečteno a podtrženo: Nová studie ukazuje, jak se methan v atmosféře Marsu mění v koncentraci na denní bázi, nejen sezónně.

Zdroj: Metánový diurnální variace a tok mikrosnímek na kráteru Gale, Mars, omezený pozorováním ExoMars Trace Gas Orbiter a zvědavostí

Přes ANU