Curiosity Rover NASA objevil metan v kráteru Gale na Marsu, což je překvapivý nález, protože na planetě nejsou žádné známky života. Vědci zkoumají geologické zdroje a sezónní vzorce těchto emisí, přičemž hladiny metanu vykazují neobvyklé výkyvy a během dne mizí. (Umělecký koncept.) Kredit: SciTechDaily.com
Nedávný článek může pomoci vysvětlit, proč je přenosná chemická laboratoř zapnutá NASARover Curiosity neustále vyčmuchal stopy plynu poblíž povrchu kráteru Gale.
Nejpřekvapivější odhalení sondy Curiosity Mars Rover NASA – že metan prosakuje z povrchu kráteru Gale – přimělo vědce, aby se škrábali na hlavě.
Živé věci produkují většinu metanu na Zemi. Vědci ale nenašli přesvědčivé známky současného nebo starověkého života Mars, a proto nepředpokládali, že tam naleznou metan. Přesto přenosná chemická laboratoř na palubě Curiosity, známá jako SAM, neboli Sample Analysis at Mars, neustále hledala stopy plynu poblíž povrchu kráteru Gale, jediného místa na povrchu Marsu, kde byl dosud metan detekován. . Vědci předpokládají, že jeho pravděpodobným zdrojem jsou geologické mechanismy zahrnující vodu a horniny hluboko pod zemí.
Salt Flats Quisquiro v jihoamerickém regionu Altiplano, plné slaných jezer, představují typ krajiny, o které se vědci domnívají, že mohla existovat v kráteru Gale na Marsu, který zkoumá sonda Curiosity Rover NASA. Kredit: Maksym Bocharov
Kdyby to byl celý příběh, bylo by to snadné. SAM však zjistil, že metan se v kráteru Gale chová neočekávaným způsobem. Objevuje se v noci a mizí během dne. Sezónně kolísá, někdy stoupá na úroveň 40krát vyšší, než je obvyklé. Překvapivě se metan nehromadí ani v atmosféře: ESA (the Evropská kosmická agentura) Orbiter ExoMars Trace Gas Orbiter, vyslaný na Mars speciálně ke studiu plynu v atmosféře, nenalezl metan.
Proč některé vědecké přístroje metan na rudé planetě detekují, zatímco jiné ne?
“Je to příběh se spoustou dějových zvratů,” řekl Ashwin Vasavada, projektový vědec Curiosity v NASA’s Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii, který vede misi Curiosity.
Metan zaměstnává vědce na Marsu laboratorními pracemi a projekty počítačového modelování, jejichž cílem je vysvětlit, proč se plyn chová zvláštně a je detekován pouze v kráteru Gale. Výzkumná skupina NASA nedávno sdílela zajímavý návrh.
Jedná se o vzorek falešného marťanského regolitu, což je „půda“ z drcené horniny a prachu. Je to jeden z pěti vzorků, které vědci naplnili různými koncentracemi soli zvané chloristan, která je na Marsu běžná. Každý vzorek vystavili podmínkám podobným Marsu v simulační komoře Marsu v Goddardově centru kosmických letů NASA v Greenbeltu v Marylandu. Křehké shluky ve vzorku výše ukazují, že se v tomto vzorku nevytvořilo těsnění soli, protože koncentrace soli byla příliš nízká. Poděkování: NASA/Alexander Pavlov
Reportáž v březnovém čísle I Journal of Geophysical Research: PlanetsSkupina navrhla, že metan – ať už se vyrábí jakkoli – by mohl být uzavřen pod ztuhlou solí, která by se mohla tvořit v marťanském regolitu, což je „půda“ vyrobená z drceného kamene a prachu. Když teploty během teplejších období nebo denní doby stoupnou a dojde k oslabení těsnění, může dojít k úniku metanu.
Vedení Alexandrem Pavlovem, planetárním vědcem z Goddardova vesmírného letového centra NASA v Greenbeltu v Marylandu, vědci naznačují, že plyn může také vybuchovat obláčky, když těsnění prasknou pod tlakem, řekněme, roveru velikosti malého SUV jedoucího nad to. . Hypotéza týmu může pomoci vysvětlit, proč je metan detekován pouze v kráteru Gale, řekl Pavlov, protože je to jedno ze dvou míst na Marsu, kde se robot zatoulal a provrtal se do povrchu. (Druhým je kráter Jezero, kde funguje rover Perseverance NASA, ačkoli tento rover nemá přístroj na detekci metanu.)
Tento snímek je dalším vzorkem falešné marťanské “půdy” poté, co byla odstraněna ze simulační komory Marsu. Povrch je utěsněn pevnou krustou soli. Alexander Pavlov a jeho tým zjistili, že tuleň vytvořený poté, co vzorek strávil tři až 13 dní v podmínkách podobných Marsu, a pouze pokud měl koncentraci chloristanové soli 5 % až 10 %. Barva je světlejší ve středu, kde byl vzorek poškrábán kovovým trsátkem. Světlá barva indikuje sušší půdu pod horní vrstvou, která absorbovala vlhkost ze vzduchu, jakmile byl vzorek vyjmut ze simulační komory, a zhnědla. Poděkování: NASA/Alexander Pavlov
Pavlov sleduje původ této hypotézy v nesouvisejícím experimentu, který vedl v roce 2017 a který zahrnoval pěstování mikroorganismů v simulovaném marťanském permafrostu (zmrzlé půdě) naplněné solí, stejně jako většina marťanského permafrostu.
Pavlov a jeho kolegové testovali, zda by se bakteriím známým jako halofily, které žijí ve slaných jezerech a jiných slaných prostředích na Zemi, mohlo v podobných podmínkách na Marsu dařit.
Výsledky kultivace mikrobů se ukázaly nekonzistentní, řekl, ale výzkumníci si všimli něčeho neočekávaného: Svrchní vrstva půdy vytvořila solnou krustu, když slaný led sublimoval, přeměnil se z pevné látky na plyn a zanechával sůl.
“V tuto chvíli jsme o tom moc nepřemýšleli,” řekl Pavlov, ale vzpomněl si na zemskou kůru v roce 2019, kdy Laditelný laserový spektrometr SAM detekoval erupci metanu nikdo nedokázal vysvětlit.
“V tu chvíli mi to docvaklo,” řekl Pavlov. A tehdy on a tým začali testovat podmínky, které by mohly vytvořit a rozbít ztvrdlé solné těsnění.
Curiosity se rozhodl odpovědět na otázku: Měl Mars někdy ty správné podmínky prostředí, aby podporoval drobné formy života zvané mikroby? Na začátku své mise našly vědecké nástroje Curiosity chemické a minerální důkazy o dříve obyvatelných prostředích na Marsu. Pokračuje ve zkoumání skalního záznamu z doby, kdy Mars mohl být domovem mikrobiálního života. Kredit: NASA
Pavlovův tým testoval pět vzorků permafrostu napuštěných různými koncentracemi soli zvané chloristan, která je na Marsu běžná. (V kráteru Gale dnes pravděpodobně není žádný permafrost, ale těsnění se mohla vytvořit už dávno, když byl Gale chladnější a ledově chladnější.) Výzkumníci vystavili každý vzorek různým teplotám a tlaku vzduchu uvnitř simulační komory Marsu v NASA Goddard.
Pavlovův tým pravidelně vstřikoval neon, analog metanu, pod vzorek půdy a měřil tlak plynu pod a nad ním. Vyšší tlaky během testu znamenaly, že byl plyn zachycen. Nakonec se těsnění vytvořilo za podmínek podobných Marsu během tří až 13 dnů pouze ve vzorcích s 5% až 10% koncentrací chloristanu.
To je mnohem vyšší koncentrace soli, než naměřila Curiosity v kráteru Gale. Tamní regolit je ale bohatý na jiný typ solných minerálů nazývaných sírany, které Pavlovův tým bude testovat, aby zjistil, zda mohou také tvořit těsnění.
Rover Curiosity dorazil do oblasti, o které se předpokládá, že vznikla, když marťanské klima vysychalo.
Důležitým doporučením je zlepšit naše chápání procesů tvorby a ničení metanu na Marsu Seniorská recenze planetární mise NASA 2022a teoretická práce, jako je Pavlovova, je pro toto úsilí nezbytná. Vědci však tvrdí, že také potřebují konzistentnější měření metanu.
SAM šňupe metan pouze několikrát do roka, protože jinak je zaneprázdněn vykonáváním své primární práce vrtání vzorků z povrchu a analýzou jejich chemického složení.
“Experimenty s metanem jsou náročné na zdroje, takže když se je rozhodneme, musíme být velmi strategickí,” řekl Charles Malespin z Goddardu, hlavní řešitel SAM.
Ale otestovat, jak často hladiny metanu stoupají, by například vyžadovalo novou generaci povrchových přístrojů, které nepřetržitě měří metan z mnoha míst na Marsu, říkají vědci.
“Část práce s metanem musí být ponechána budoucím povrchovým kosmickým lodím, které se více zaměří na zodpovězení těchto konkrétních otázek,” řekl Vasavada.
Reference: “Tvorba a stabilita solných zemních těsnění za podmínek podobných Marsu. Důsledky pro variabilitu metanu na Marsu” od Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia-Sanchez, Ariel Siguelnitzky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Guzewich a Prabhakar Misra, 9. března 2024, Journal of Geophysical Research: Planets.
DOI: 10.1029/2023JE007841
Zvědavost byla postavena JPL, kterou spravuje Caltech v Pasadeně v Kalifornii. JPL vede misi jménem ředitelství vědeckých misí NASA ve Washingtonu.
