Иногда на поверхности Марса марсианский ровер Curiosity фиксирует скачки концентрации метана — газа, обычно вырабатываемого живыми организмами на Земле. В целом в атмосфере его выявить с орбиты не удается. Эта загадка много лет вызывала споры среди ученых о наличии метана на Марсе и причинах такого необычного поведения газа. Команда планетологов из NASA пытается найти объяснение этому парадоксу.
Метаногенные археи — единственный на Земле биологический источник метана, образующегося в бескислородных условиях как побочный продукт метаболизма. Также метанообразование возможно в условиях высоких температур и давлений, например, при извержениях вулканов.
Когда ученые впервые обнаружили метан на Марсе в 1999 году с помощью наземного телескопа Canada-France-Hawaii Telescope, застряли. С одной стороны, на Красной планете не нашли убедительных доказательств существования жизни или ее наличия в далеком прошлом. С другой — на Марсе… не выявили признаков вулканической активностиВулканическая активность прекратилась на Марсе много времени назад. Поэтому обнаружение газа в атмосфере Красной планеты стало неожиданностью. Неизвестно, каким образом газ появился там.
Ровер Curiosity добавил больше непонятного насчёт метана на Марсе. На нём установленные исследовательские приборы постоянно фиксируют следы газа возле поверхности кратера Гейла — единственного места на Марсе, где метан пока обнаружили.
Ученые предполагали, что источником этого газа являются геологические механизмы, воздействующие на воду и горные породы глубоко под поверхностью Марса. В таком случае выбросы должны быть постоянными. Но Curiosity опроверг это предположение. Марсоход показал, что метан ведет себя неожиданно: появляется ночью и исчезает днем. Концентрация метана над кратером Гейла меняется в зависимости от времени года, а иногда достигает уровня, в 40 раз превышающего обычный.
Еще одна особенность: метан не скапливается в атмосфере Марса. Орбитальный аппарат Европейского космического агентства ExoMars Trace Gas Orbiter, посланный на Красную планету в 2016 году для изучения газа в атмосфере, там его не обнаружил.
Почему некоторые научные приборы обнаруживают метан на Марсе вблизи поверхности, а другие — нет? Что вызывает необычное поведение этого газа, регистрируемого лишь над кратером Гейла, и не фиксируемое в атмосфере?
В 2021 году на первый вопрос постарались ответить специалисты проекта Curiosity. предположилиРазличия в методах обнаружения метана могли стать причиной того, что ровер его обнаружил, а орбитальный зонд — нет. Возможно, причина кроется в устройстве научных инструментов или во времени проведения исследований: марсоход ищет метан ночью, а орбитальный зонд — днем. ознакомиться в нашей статье.
Планетологи из НАСА под руководством Александра Павлова попытались найти ответ на второй вопрос и опубликовали свои результаты в статье. опубликованной в журнале Geophysical Research: Planets.
Ученые считают, что метан, независимо от его происхождения, может накапливаться под коркой из соли, которая образуется на небольшой глубине в марсианском грунте. Вода переносит соль ближе к поверхности, а при замерзании близ холодной поверхности образуется корка. Летом, когда температура повышается, корка трескается, и метан выходит наружу. Кроме того, газ может вырываться из недр Марса, когда на корку оказывается давление и она разламывается, например, под действием тяжелого марсохода. Именно это предположение объясняет обнаружение метана только в кратере Гейла.
Результаты экспериментов, проведенных ранее в камере с имитацией марсианских условий, натолкнули ученых на такие мысли. перхлоратомРазличной крепости. Перхлорат — соль. повсеместно встречается в марсианском грунтеКаждый образец испытали разными температурами и давлением в камере.
Команда Павлова систематически вводила в образцы неон, аналогичный метану, и измеряла давление газа как над ними, так и под ними. Выше давление под образцами свидетельствовало о «захвате» газа грунтом. В течение от трех до 13 дней в грунте образовывалась соленая корка, под которой начинал скапливаться газ, однако только в образцах с содержанием перхлората от пяти до десяти процентов.
Содержание перхлората в этом образце значительно превышает то, что Curiosity обнаружила в марсианском грунте кратера Гейл. Однако этот грунт богат сульфатами, которые команда Павлова собирается использовать в новом эксперименте для проверки возможности сульфатов образовывать корку с метаном.
Эксперимент в камере с имитацией условий Марса показал, что перхлораты переносятся водой ближе к поверхности и затвердевают, образуя твердую корку. Метан и другие летучие вещества могут накапливаться под коркой, но при давлении, например, при бурении или движении марсохода, эта корка трескается, и из недр вырывается газ.
Предположение группы Павлова не дает ответа на все вопросы. В ночное время марсоход неподвижен, так как это телеуправляемая машина, а не автономный робот, поэтому его колеса не могут повредить поверхность Марса. Ночью температура на планете снижается на несколько десятков градусов. По логике предложений Павлова, это должно уменьшить вероятность выходов метана на поверхность, однако наблюдается обратный эффект: метан выходит на поверхность ночью, а днем исчезает, несмотря на резкий и быстрый рост температур.
В связи с этим сложно отвергнуть и другое объяснение — быстрый рост уровня метана. становитсяПовышение температуры может активировать механизмы, приводящие к освобождению как метана, так и кислорода одновременно. Это необычно, поскольку на Земле производство кислорода чаще всего происходит там, где метана недостаточно.
Но в 2010 году учёные выяснили, что некоторые микроорганизмы, которые поглощают метан, в условиях Земли… вырабатывает собственный кислородНаличие такой же ситуации на Марсе означает, что биогенный метан может интенсивно появляться на поверхности (при оттаивании приповерхностной корки) ночью. Днем метанопотребляющие микробы разлагают этот метан, производя кислород.