В атмосфере Марса метана может просто не быть

Учёные из НАСА обнародовали результаты первого анализа атмосферы Красной планеты, выполненного марсоходом Curiosity, который припаркован в местности Рокнест кратера Гейла.

Инструмент Tunable Laser Spectrometer (TLS), входящий в состав набора Sample Analysis at Mars (SAM), показал, что по сравнению с оценками изотопного состава атмосферы Марса в период формирования планеты в углекислом газе произошло увеличение доли тяжёлых изотопов углерода на 5%. Это говорит о том, что верхние слои атмосферы ушли в межпланетное пространство. Аргон тоже обогатился тяжёлыми изотопами, что соответствует оценкам, полученным по результатам исследований марсианских метеоритов на Земле.

Пример работы инструмента TLS (фото NASA / JPL-Caltech).

Самая важная часть анализа касается метана. Обнаружить его попросту не удалось, хотя учёные пока оставили себе пространство для манёвра: по их словам, с 95-процентной долей вероятности концентрация метана в районе местонахождения ровера составляет 0–5 частей на миллиард.

На Земле концентрация метана в атмосфере оценивается примерно в 1 700 частей на миллиард, и в подавляющем большинстве это результат жизнедеятельности. Следовые количества метана производятся также падением комет и химическими реакциями под поверхностью планеты.

Эксперименты последних десятилетий показали, что на Марсе метана должно быть 30–45 частей на миллиард. Сообщалось также о внезапных и кратковременных всплесках концентрации метана в некоторых областях планеты. Скептики не признавали ни того, ни другого и, кажется, оказались правы. Но, например, Майкл Мамма из Центра космических полётов НАСА им. Годдарда, обнаруживший метановый шлейф в 2003 году в другой части Марса, не собирается отказываться от своего открытия. По его словам, Curiosity просто находится в неподходящем месте.

TLS работает следующим образом: в маленькую зеркальную камеру выстреливается лазерный пучок. Если в образце присутствует метан, в реестре частот должны появиться соответствующие линии поглощения. Ровер проанализировал четыре пробы, и в двух первых концентрация метана оказалась 7–8 частей на миллиард. Но учёные быстро сообразили, что это остаток земного воздуха.

В дальнейшем для более точной оценки метана операторы прибегнут к следующему трюку. Если предварительно (до лазерного выстрела) выбрать из образца углекислый газ, концентрацию метана удастся повысить в десять и более раз. Это позволит обнаружить метан при столь малых концентрациях, как 100 частей на триллион. Увы, одновременно это приведёт к увеличению погрешности.

К сожалению, это не та разрешающая способность, которую обещали разработчики. К тому же TLS не сможет определить изотопы углерода в метане: углерод-12, как правило, становится результатом жизнедеятельности микроорганизмов, тогда как углерод-13 обычно не имеет биологического происхождения. Разобраться с изотопами инструмент может лишь при сравнительно высоких концентрациях в размере нескольких десятков частей на миллиард.

Концентрация газов в атмосфере Марса, по данным Curiosity (изображение NASA / JPL-Caltech, SAM / GSFC).

Предположения о том, что на Марсе метан существует в таких концентрациях, которые намекают на существование жизни, привели к появлению дорогостоящих проектов и со стороны НАСА, и со стороны Европейского космического агентства. ЕКА, например, планирует в 2016 году отправить на Красную планету зонд Trace Gas Orbiter, который нанесёт на карту источники метана, после чего в эти «горячие точки» отправится марсоход. 18 ноября 2013 года на Марс стартует орбитальная станция НАСА MAVEN, в число задач которой тоже входит определение источников метана.

В свете последних данных некоторые эксперты называют эти проекты донкишотством. Другие их защищают. Например, Мэниш Пэтел из Открытого университета (Великобритания) напоминает, что европейский зонд будет искать метан на разных высотах, рассматривая атмосферу Марса супротив Солнца. Это позволит обнаружить газ в концентрациях вплоть до 14 частей на триллион, о чём Curiosity остаётся лишь мечтать.

Кроме того, на Красной планете есть и другие газы, которые представляют огромный интерес, так что, хотя метан остаётся первоочередной задачей, науке будет чем заняться и в его отсутствие.

Подготовлено по материалам НАСА и Nature ([1] и [2]).