Metanul marțian îi deranjează pe oamenii de știință: descoperirea surprinzătoare a roverului Curiosity

O lucrare de cercetare recentă poate ajuta la explicarea de ce există un laborator mobil de chimie NASANava spațială Curiosity a adulmecat în mod constant urme de gaz lângă suprafața craterului Gale.

Cea mai surprinzătoare descoperire de la Curiosity Mars Rover de la NASA – că metanul se scurge de pe suprafața craterului Gale – i-a făcut pe oamenii de știință să se scarpine în cap.

Organismele vii produc cea mai mare parte a metanului de pe Pământ. Dar oamenii de știință nu au găsit semne convingătoare ale vieții actuale sau antice MarteDeci nu mă așteptam să găsesc metan acolo. Cu toate acestea, laboratorul mobil de chimie al lui Curiosity, cunoscut sub numele de SAM sau Sample Analysis at Mars, miroase constant urme de gaz lângă suprafața craterului Gale, singurul loc de pe Marte unde a fost detectat metan până acum. Oamenii de știință presupun că posibila sa sursă este mecanismele geologice care includ apă și roci adânci în Pământ.

Umplută cu lacuri sărate din regiunea Altiplano din America de Sud, saramura Quisquiro reprezintă tipul de peisaj despre care oamenii de știință cred că ar fi putut exista în craterul Gale de pe Marte, pe care roverul Curiosity al NASA îl explorează. Credit: Maxim Bocharov

Dacă asta ar fi toată povestea, lucrurile ar fi ușoare. Cu toate acestea, SAM a descoperit că metanul se comportă în moduri neașteptate în Gale Crater. Apare noaptea și dispare în timpul zilei. Fluctuează sezonier, uneori crescând la niveluri de 40 de ori mai mari decât în ​​mod normal. În mod surprinzător, nici metanul nu se acumulează în atmosferă: Agenția Spațială Europeană (ESA). Agenția Spațială EuropeanăExoMars Trace Gas Orbiter, care a fost trimis pe Marte special pentru a studia gazul din atmosferă, nu a detectat metan.

De ce unele instrumente științifice detectează metanul pe Planeta Roșie, în timp ce altele nu?

„Este o poveste cu multe răsturnări de situație”, a spus Ashwin Vasavada, om de știință al proiectului Curiosity la Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA din California de Sud, care conduce misiunea Curiosity.

Metanul îi ține ocupați pe oamenii de știință de pe Marte cu lucrări de laborator și proiecte de modelare pe computer menite să explice de ce gazul se comportă ciudat și este detectat doar în craterul Gale. Un grup de cercetare NASA a împărtășit recent o propunere interesantă.

Aceasta este o mostră de regolit marțian imaginar, care este „pământ” format din roci zdrobite și praf. Este una dintre cele cinci mostre pe care oamenii de știință le-au injectat cu diferite concentrații de sare numită perclorat, care este răspândită pe Marte. Ei au expus fiecare probă la condiții asemănătoare lui Marte într-o cameră de simulare a lui Marte de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland. Masele casante din proba de mai sus arată că în această probă nu s-a format un sigiliu de sare deoarece concentrația de sare a fost prea scăzută. Credit imagine: NASA/Alexander Pavlov

Raportare în ziarul din martie pe Journal of Geophysical Research: PlanetsGrupul a sugerat că metanul – indiferent de modul în care este produs – ar putea fi prins sub sarea întărită care se poate forma în regolitul marțian, un „sol” format din roci zdrobite și praf. Când temperaturile cresc în timpul sezoanelor sau perioadelor mai calde ale zilei, slăbind sigiliul, metanul se poate scurge.

Conduși de Alexander Pavlov, un om de știință planetar la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, cercetătorii subliniază că gazul ar putea exploda și în avioane atunci când sigiliile crăpă sub presiunea, să zicem, a unui rover de dimensiunea unui SUV mic. conducând peste el. . Pavlov a spus că ipoteza echipei poate ajuta la explicarea de ce metanul a fost detectat doar în craterul Gale, având în vedere că acesta este unul dintre cele două locuri de pe Marte unde robotul cutreieră și forează suprafața. (Călalt este craterul Jezero, unde funcționează roverul Perseverance al NASA, deși acel rover nu are un detector de metan.)

Această imagine este a unei alte mostre de „sol” marțian simulat, după ce a fost scos din camera de simulare a lui Marte. Suprafața este etanșată cu o crustă tare de sare. Alexander Pavlov și echipa sa au descoperit că sigiliul se formează după ce proba a petrecut trei până la 13 zile în condiții asemănătoare lui Marte și numai dacă concentrația sa de perclorat este între 5% și 10%. Culoarea este mai deschisă în centrul unde proba a fost zgâriată cu o unealtă metalică. Culoarea mai deschisă indică prezența unui sol mai uscat sub stratul superior, care a absorbit umiditatea din aer odată ce proba a fost îndepărtată din camera de simulare și a devenit maro. Credit imagine: NASA/Alexander Pavlov

Pavlov urmărește originea acestei ipoteze într-un experiment fără legătură pe care l-a condus în 2017, care a implicat creșterea microorganismelor în permafrostul marțian (sol înghețat) amestecat cu sare, la fel ca permafrostul marțian.

Pavlov și colegii săi au testat dacă bacteriile cunoscute sub numele de halofile, care trăiesc în lacurile cu apă sărată și în alte medii bogate în sare de pe Pământ, ar putea prospera în condiții similare pe Marte.

Rezultatele creșterii microbiene s-au dovedit neconcludente, a spus el, dar cercetătorii au observat ceva neașteptat: stratul superior al solului a format o crustă de sare pe măsură ce gheața sărată se ridica, transformându-se dintr-un solid într-un gaz și lăsând sarea în urmă.

Gheață permanentă pe Marte și Pământ

„Nu ne-am gândit prea mult la asta în acest moment”, a spus Pavlov, dar își amintește de crusta de sol în 2019, când Spectrometrul laser reglabil al SAM a detectat o explozie de metan Nimeni nu poate explica.

„Atunci mi-a venit ideea”, a spus Pavlov. Atunci el și echipa sa au început să testeze condițiile în care s-ar putea forma și sparge sigiliile de sare tare.

Curiozitatea și-a propus să răspundă la întrebarea: Avea Marte condițiile de mediu potrivite pentru a susține forme de viață minuscule numite microbi? La începutul misiunii sale, instrumentele științifice ale Curiosity au găsit dovezi chimice și mineralogice ale mediilor locuibile din trecut pe Marte. Continuă să exploreze înregistrările stâncoase dintr-o perioadă în care Marte ar fi putut fi casa vieții microbiene. Credit: NASA

Echipa lui Pavlov a testat cinci mostre de permafrost amestecate cu diferite concentrații de sare numită perclorat, care este răspândită pe Marte. (Probabil că nu există permafrost în Craterul Gale astăzi, dar focile s-ar fi putut forma cu mult timp în urmă, când Gale era mai rece și mai înghețată.) Oamenii de știință au expus fiecare probă la diferite temperaturi și presiuni ale aerului în Camera de simulare pe Marte a NASA Goddard.

Periodic, echipa lui Pavlov a injectat neon, un izotop al metanului, sub proba de sol și a măsurat presiunea gazului de sub și deasupra acestuia. Presiunea ridicată sub eșantion indică faptul că gazul a fost prins. În cele din urmă, sigiliul s-a format în condiții asemănătoare lui Marte în doar trei până la 13 zile în probe care conțineau o concentrație de perclorat de 5% până la 10%.

Aceasta este o concentrație de sare mult mai mare decât cea a măsurat Curiosity în Gale Crater. Dar regolitul de acolo este bogat într-un alt tip de sare numit sulfat, pe care echipa lui Pavlov vrea să-l testeze pentru a vedea dacă pot forma și sigilii.

Roverul Curiosity a ajuns într-o zonă despre care se crede că s-a format când clima lui Marte se usca.

Îmbunătățirea înțelegerii noastre cu privire la procesele de generare și distrugere a metanului de pe Marte este o recomandare cheie din partea Revizuirea principală a misiunii planetare a NASA din 2022Lucrări teoretice precum cea a lui Pavlov sunt cruciale pentru acest efort. Cu toate acestea, oamenii de știință spun că au nevoie și de măsurători mai consistente ale metanului.

SAM miroase a metan doar de câteva ori pe an, deoarece este ocupat să-și facă treaba principală de a foraj probe de la suprafață și de a analiza compoziția lor chimică.

„Experimentele cu metan necesită resurse intensive, așa că trebuie să fim foarte strategici atunci când decidem să le efectuăm”, a spus cercetătorul principal SAM Charles Malespin de la Universitatea Goddard.

Cu toate acestea, oamenii de știință spun că testarea cât de des crește nivelul metanului, de exemplu, va necesita o nouă generație de instrumente de suprafață care să măsoare continuu metanul din multe locații de pe Marte.

„O parte din munca metanului ar trebui lăsată pe seama viitoarelor nave spațiale de suprafață, care sunt mai concentrate pe răspunsul la aceste întrebări specifice”, a spus Vasavada.

Referință: „Formarea și stabilitatea sigililor de sol salin în condiții asemănătoare lui Marte.” Implicații ale fluctuațiilor metanului pe Marte de Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia Sanchez, Ariel Segelnytsky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Gosiewicz și Prabhakar. Misra, 09 martie 2024, Journal of Geophysical Research: Planets.
doi: 10.1029/2023JE007841

Curiozitatea este construită de Laboratorul de propulsie cu reacție, care este administrat de Institutul de Tehnologie din California din Pasadena, California. JPL conduce misiunea în numele Directoratului misiunii științifice a NASA din Washington.