NASA объяснили пропажи метана на Марсе. Он накапливается только ночью

Однако, европейский инструмент Trace Gas Orbiter с космического корабля ESA его не нашел. Новое исследование NASA, опубликованное в Astronomy Astrophysics выяснило, что метан на планете все же существует, но велосипед в отличие от европейцев анализировал атмосферу ночью, а потому метан успевал исчезнуть. Количество, распределение и поведение метана в атмосфере Марса волнует планетологов и агробиологов, ведь этот газ является потенциальным биомаркером, который на Земле образуется при участии живых микроорганизмов. За последние два десятилетия исследования марсианской атмосферы с помощью различных платформ (наземные телескопы, орбитальные аппараты, марсоходы) указывали на концентрацию метана в значениях от нуля до 45 частиц на миллиард (ppbv), что опять же вызвало споры по интерпретации данных. Мы еще не знаем, что повлекло «метановую аномалию» на Марсе два года назад, когда «Кьюриосити» зарегистрировал резкий рост концентрации метана в атмосфере до 21 частей на миллион (ppb), а затем снова падение до фоновых значений.

Первым метан на планете нашел «Марс-экспресс» Европейского космического агентства, хоть и с погрешностью в 50%. За ним метан находили и с Земли с помощью спектрометров, и на поверхности самого Марса. На «Кьюриосити» анализом атмосферы планеты занимается лазерный спектрометр (TLS-SAM). В кратере Гейл уже восемь лет он измеряет поглощение света на определенных длинах волн, где фиксирует метан, водяной пар и углекислый газ. TLS измеряет концентрацию метана, углекислого газа и водяного пара в марсианской атмосфере. ExoMars Trace Gas Orbiter — европейский космический аппарат, также исследовать малые составляющие атмосферы планеты, но уже с орбиты искусственного спутника.

С марсианским метаном все довольно просто — он может появиться в результате геохимических или фотохимических процессов, или под влиянием космических лучей, то есть ему не нужен кто-то подобный земным армиям. Но дело в том, что на планете газ живет всего по несколько сот лет, а значит ему нужно постоянный источник его пополнений. После всех достаточно убедительных доказательств того, что метан на Марсе все же есть, появляются результаты исследования европейского ExoMars, которые ограничили количество марсианского метана до 0,15 миллиардной доли объема. Это почти в десять раз меньше найденную «Кьюриосити» количество непосредственно в кратере планеты.

Чтобы найти атмосферные примеси, стоит разложить излучения на спектр, ведь разные вещества имеют разные линии поглощения. Спектрометры наблюдают за тем, как разные вещества в атмосфере поглощают часть излучения, а затем сравнивают результаты с имеющимися данными о вещества. И все дело в том, что инструменты «Кьюриосити» и ExoMars используют разное излучения. Велосипед пользуется собственным лазерным излучением, проходящего через образец газа 81 раз, и отскакивая на точно настроенной длине волны, делает замеры. А вот в Trace Gas Orbiter такого лазера нет и он использует солнечный свет. Поэтому спектрометр на велосипеде работает ночью, пока другое оборудование марсохода не работает, а европейском необходимо ждать Солнце. Поэтому команда «Кьюриосити» с Научной лаборатории Марса NASA решила, что эта разница в подходах и может стать камнем преткновения — метан может просачиваться из кратера Гейл ночью, что и увидит марсоход, а в течение дня раствориться в атмосфере настолько сильно, что Trace Gas Orbiter его уже не увидит. Чтобы проверить свою идею, ученые впервые заставили спектрометр «Кьюриосити» поработать днем. И действительно, во время двух дневных измерений с точностью 95% дневная концентрация метана резко контрастирует с ночной — от средних значений 0,05 до 0,52 ppbv соответственно. Эта существенная разница предусматривает, что метан накапливается, когда он находится у поверхности в ночное время, но падает ниже пределов обнаружения Trace Gas Orbiter.

Следует проверить, не может сам велосипед генерировать метан, и начать искать причины появления газа в кратере. Это может быть из-за «микроявления» планеты в разрушенном планетарном пограничном слое (planetary boundary layer, PBL). Так ветры ночью содержат метан внутри кратера вблизи точки его выброса, а днем ​​разбавляют его за счет увеличения вертикального перемешивания за увеличения восходящего потока ветра. Впрочем, по исследователей, если метан просачивается из-под земли по всей планете, а не только в кратере, что более вероятно.

Перевод материала nauka.ua