Zagadka znikającego metanu na Marsie rozwiązana? Tylko częściowo

Wygląda na to, że zespół naukowców z NASA przynajmniej częściowo rozwiązał w końcu zagadkę otaczającą sprawę obecności w atmosferze Marsa metanu. Swego czasu został on wykryty na Czerwonej Planecie przez łazik Curiosity, ale był nieobecny w odczytach dokonanych przez orbiter Europejskiej Agencji Kosmicznej. Dlaczego tak się stało? To istotny temat, bowiem ma związek z kwestią występowania na Marsie potencjalnego życia.

Metan a życie

Na Ziemi metan powstaje za sprawą wielu procesów geologicznych, ale przede wszystkim jego źródłem są zwierzęta wszelkich kształtów i rozmiarów. W ich organizmach metan pojawia się jako efekt uboczny reakcji zachodzących w układzie pokarmowym. Dlatego też wykrycie metanu w atmosferze innej planety mogłoby zostać odebrane jako znaczącą oznakę tego, iż na tej planecie może występować mikrobiologiczne życie.

W 2004 roku naukowcy z NASA ogłosili, że wykryli w atmosferze Marsa śladowe ilości omawianego gazu. Naturalnie, wywołało to falę podekscytowania wśród społeczności naukowej i nie tylko. Oczywiście, możliwe jest, że metan powstaje na Marsie w wyniku procesu geologicznego, ale równie dobrze jego obecność może świadczyć o tym, że w głębi marsjańskiej gleby żyją bakterie lub inne podobne organizmy.

Sprzeczne odczyty

Niestety, kilka lat później temat metanu w marsjańskiej atmosferze otoczyła tajemnica. Okazało się bowiem, że niektóre instrumenty naukowe są w stanie ten metan wykryć, a inne, które teoretycznie powinny być do tego zdolne, nie. Na przykład, metan ten z pomocą swojego przestrajalnego spektrometru laserowego (TLS) rejestrował łazik Curiosity.

TLS to instrument, który potrafi wykryć nawet śladowe ilości gazów w otaczającej go atmosferze. Zwykle rejestrował on na Marsie pół części metanu na miliard, ale czasem odnotowywał niewyjaśnione skoki do 20 części na miliard. Spodziewano się zatem, że kiedy sonda Trace Gas Orbiter Europejskiej Agencji Kosmicznej dotrze do Marsa w 2016 roku, potwierdzi to, co wykrył Curiosity.

„Kiedy Trace Gas Orbiter wszedł na orbitę Marsa w 2016 roku, w pełni spodziewałem się, że zespół odpowiadający za orbiter ogłosi, iż wszędzie na Marsie znajdują się niewielkie ilości metanu.”, poinformował Chris Webster z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA. „Kiedy europejski zespół ogłosił, że nie wykrył metanu, byłem kompletnie zszokowany.”

Sonda Trace Gas Orbiter. Wizja artysty. | Źródło: ESA/D. Ducros

Zarówno instrumenty znajdują się na pokładzie orbitera, jak i TLS to wysoce nowoczesne urządzenia, które przed wystrzeleniem w kosmos poddano wyczerpującym testom. W ten sposób upewniono się, że te przetrwają trudny start i ciężkie warunki panujące w przestrzeni kosmicznej. Dlatego rozbieżność w odczytach dotyczących metanu była tak zaskakująca.

Wyjaśnienie, które ma sens

Próbując wyjaśnić omawianą sprzeczność, John E. Moores – członek zespołu nadzorującego pracę Curiosity – zasugerował, że może ona wynikać z… pory dnia, o której dokonano odczytów. Ze względu na to, że TLS ma duże zapotrzebowanie na energię, zazwyczaj pracuje on w nocy, kiedy pracuje mniej pozostałych instrumentów Curiosity. Tymczasem, spektrometr sondy Trace Gas Orbiter analizuje sygnaturę światła przechodzącego przez atmosferę Marsa i dlatego może dokonywać pomiarów tylko na obszarach nasłonecznionych, gdzie panuje dzień.

Na podstawie powyższej sugestii badacze wysnuli teorię, że metan był w stanie zgromadzić się w takich ilościach, by mógł wykryć go Curiosity, ponieważ marsjańska atmosfera jest w nocy spokojniejsza niż w dzień. W dzień, za sprawą zjawiska tak zwanego mieszania pionowego, cząstki metanu mogą się rozpraszać do tego stopnia, że ich stężenia są zbyt małe, by były wykrywalne.

Aby sprawdzić, czy ta teoria jest prawdziwa, NASA poinstruowała Curiosity, aby ten spróbował wykryć metan na Marsie za dnia, później ponownie w nocy i jeszcze raz znowu za dnia. Jak się okazało, nowe nocne odczyty odpowiadały dotychczasowym nocnym odczytom dokonanym przez łazik. Tymczasem, w dzień TLC pojazdu nie był w stanie wykryć żadnych znaczących ilości gazu, potwierdzając teorię.

Jak wspomniałam, zagadka metanu w atmosferze Marsa została rozwiązana tylko częściowo. Dlaczego? Otóż, uważa się, że cząsteczka metanu powinna przetrwać 300 lat, zanim promieniowanie słoneczne zniszczy jej wiązania – to stosunkowo długo. Zatem, jeśli metan stale wycieka spod powierzchni Czerwonej Planety, ten powinien zbierać się w atmosferze w ilościach wystarczająco dużych, by za dnia wykryła go sonda Trace Gas Orbiter. Tak jednak nie jest, a to sugeruje, że na Marsie zachodzą niepoznane jeszcze procesy, które powodują szybkie niszczenie cząsteczek metanu.

Źródło: NASA, fot. tyt. NASA/JPL-Caltech/MSSS