«Кьюриосити» подтвердил наличие метана в атмосфере Марса

Настраиваемый лазерный спектрометр инструмента SAM («анализ образцов на Марсе») на марсоходе «Кьюриосити» подтвердил обнаружение эпизодического роста концентрации метана в атмосфере Марса, проанализировав данные, полученные в ходе 605 сол, или марсианских дней. Результаты были опубликованы на днях в журнале Science.

Эти выводы ставят точку в длинной полемике о наличии метана на Марсе, которая началась более десяти лет назад, когда этот газ был впервые обнаружен наземными телескопами. Масла в огонь спора подлили измерения, сделанные орбитальными спутниками, некоторые из них были довольно противоречивы. Новые и неопровержимые данные открывают дорогу новым исследованиям, которые смогут определить источники газа — среди них могут быть и некоторые виды биологической активности — и механизмы, которые устраняют газ с такой необъяснимой скоростью.

С тех пор как телескоп Канадско-Франко-Гавайской обсерватории на Мауно-Кеа впервые объявил об обнаружении метана в марсианской атмосфере, исследования газа проводились с помощью ряда других инструментов как с Земли, так и со спутников Mars Express и Mars Global Surveyor.

Поскольку метан может быть продуктом биологической активности — практически весь существующий метан в атмосфере Земли рождается таким образом, — есть большие надежды, что марсианский метан имеет схожее происхождение.
Метан на Марсе

Наблюдения были противоречивы. Некоторые из них предложили картину распределения, которая была ограничена в пространстве (с источником в северном полушарии) и времени (с пиком концентрации в ходе лета в северном полушарии и постепенным сходом за несколько месяцев). Оба факта необъяснимы с привлечением доступных фотохимических и общих циркуляционных моделей, которые используются для определения нашего понимания марсианской атмосферы.

Согласно этим моделям, если бы на Марсе действительно существовал метан, он бы оставался там в течение 300 лет и за этот период равномерно распределился бы в атмосфере. Но поскольку у нас нет модели, которая объяснила бы его появление, локализацию и быстрое исчезновение, все находки были признаны сомнительными, а результаты отнесли на ошибку инструментов, которые работали на пределе своих возможностей.

    «В таком контексте, когда мы все были практически уверены, что собранные нами данные должны быть по меньшей мере не до конца точными, принять по ним решение помогли бы только более точные измерения с помощью SAM», — говорит исследователь из Андалусского института земных наук.

С помощью блока TLS, SAM обнаружил базальные уровни концентрации метана в пределах 0,7 части на миллиард по объему и подтвердил, что рост этой величины происходит в течение шести сол в десятикратном объеме, то есть до 7 ppbv.

Новые данные базируются на наблюдениях, сделанных в течение почти одного марсианского года (почти равного двум земным), включая ту часть миссии (номинальной), в ходе которой «Кьюриосити» исследовал порядка 8 километров в бассейне кратера Гейла.
Марсианские времена года

На протяжении этого периода, который охватил полный цикл марсианских времен года, экологические данные, собранные метеорологической станцией REMS (Rover Environmental Monitoring Station), позволили установить возможные корреляции между параметрами окружающей среды: относительной влажностью, температурой и атмосферной прозрачностью.

REMS — инструмент, который был разработан и поддерживается испанскими учеными, входящими в состав команды, изучающей этот вопрос. Предположение о существовании сезонных колебаний в концентрации метана в соотношении с определенными экологическими переменными в любом случае будет подтверждено только в ходе дальнейших исследований в будущем. Что касается пространственных расположений шлейфов метана, ученые пришли к выводу, что те рождаются в ходе очень коротких и слабых событий в весьма конкретных местах.

TLS представляет собой двухканальный настраиваемый лазерный спектрометр, анализирующий в инфракрасном свете — если точнее, длину волны 2,7 мкм на первом канале и 3,27 мкм на втором. Последний канал специально подготовлен для обнаружения метана. Он способен обнаруживать спектрографический отпечаток метана по трем определенным линиям в ходе «простой и неинвазивной чувствительной» процедуры.
Возможные последствия

По мнению ученых, новые вопросы, которые поднимаются в связи с обнаруженными результатами, превосходят ответы числом. Факт присутствия метана в атмосфере Марса вызывает другие, более сложные и далеко идущие вопросы, связанные с характером его источников, которые могут включать один или два дополнительных источника, не рассматриваемых в модели до сих пор. Не стоит исключать и биологический метаногенез. Другие вопросы связаны со странной эволюцией метана в марсианской атмосфере после его выбросов. Обе стороны вопроса будут изучаться в дальнейших исследованиях.

Новоприбывший аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) из NASA обеспечит преемственность изучения этого вопроса, а в ближайшем будущем аппарат TGO, разработанный совместно Европейским космическим агентством и Роскосмосом, также примет участие в миссии ExoMars — будет измерять концентрацию метана в широком масштабе.