Marsi metán: újabb ötlet
(Rovat: Távoli világok kutatói, Curiosity , ExoMars - 2019.09.26 08:15.)

Túl sok, vagy túl kevés? Csekély mértékű szivárgás adhat magyarázatot a marsi metán nemlétezésének, vagy létezésének és eredetének régóta vitatott kérdésére.

Az elmúlt húsz évben a kutatók folyamatosan próbálták megállapítani, előfordul-e metán a Mars légkörében. Az egymásnak ellentmondó eredményekről rendszeresen beszámoltunk portálunkon. A kérdés azért fontos, mert a metán egyik lehetséges forrása valamilyen mikroorganizmusok lehetnek, bár a vasban gazdag ásványok és a víz kölcsönhatásának eredményeképpen is keletkezhet a gáz. A metán keletkezéséhez vezető folyamatokat korábbi cikkünk egyik ábrája mutatja be. A Geophysical Research Lettersben augusztusban megjelent cikk felvet egy lehetséges magyarázatot az eredmények értelmezésére, jóllehet a szerzők is tisztában vannak azzal, hogy a vita még korántsem dőlt el.

A Curiosity mérései szerint van metán a Marson, noha a kérdést illető vita nem csitul. (Kép: NASA / JPL / Caltech / MSSS)

Egyrészt a Curiosity három marsi év leforgása alatt évszakos változást figyelt meg, melynek során a metán gyakorisága a légkörben 0,2 és 0,7 milliárdod térfogatrész (ppbv, parts per billion by volume) között ingadozik. Alkalmanként a metáncsóváknak vagy metáncsúcsoknak (plumes) nevezett, kiugró csúcsokat is megfigyelték. Az egyik ilyen csúcs létezését az ESA Mars Express szondájának planetáris Fourier-spektrométerével (PFS, Planetary Fourier Spectrometer) is megerősítették.

A Curiosity három marsi év alatt gyűjtött megfigyelési eredményei jól illeszkednek az évszakos változást mutató görbére (a felső vízszintes tengelyen a Mars északi félgömbjének évszakai láthatók). A metán koncentrációja 0,2–0,7 ppbv között ingadozik. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

2019 áprilisában viszont bejelentették, hogy az ESA ExoMars programja TGO (Trace Gas Orbiter) szondájának spektrométereivel több hónap alatt sem találták a metán nyomát a bolygó légkörében. Amint arról korábbi cikkünkben beszámoltunk, a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a Mars légkörében a metán koncentrációja 0,05 ppbv-nél kisebb. Ha viszont a metán a Curiosity által mért ütemben kerül a Mars légkörébe, akkor annak ott fel kellene halmozódnia, mert a jelenleg elfogadott modellek szerint a napfény mintegy 300 év alatt bontja el a bolygó légkörébe kerülő metánt.

Az ellentmondást a legújabb elképzelés szerint a következőképp lehet feloldani. Feltételezik, hogy a Gale-kráterben, ahol a Curiosity a méréseit végzi, folyamatosan szivárog a metán a légkörbe. Ám a Curiosity műszereit úgy tervezték, hogy a metán koncentrációját éjszaka mérjék, amikor a légkör viszonylag nyugodt. A stabil légkör könnyebben tudja megtartani a talaj mélyéről kiszivárgó metánt. Ezzel szemben a TGO a légkörön érintőlegesen áthaladó napsugárzásban keresi a metánra jellemző abszorpciós vonalakat (amint az a korábbi cikkünkben közreadott fantáziarajzon látható), vagyis a mérés a légkör napnyugtának megfelelő terminátor fölötti állapotát mutatja, márpedig a marsi nappal idején a felmelegedés keltette légáramlatok hatására intenzív keveredés mehetett végbe. Emiatt a metán könnyen szétoszlik, koncentrációja a kimutatható szint alá csökken.

John Moores (York University, Kanada) és munkatársai számításai szerint, ha a Gale-kráterben található metánforrás naponta 2,8 kg metánt juttat a légkörbe (ami húszezerszer kevesebb a leggyengébb földi metánszivárgásnál), akkor az megmagyarázhatja a Curiosity éjszakai mérési eredményeit, ugyanakkor a globális metánszint a nappali légmozgások következtében a TGO 0,05 ppbv észlelési küszöbe alá csökken. A kutatók becslése szerint a Mars felszínén 27 ezer km² területen történhet ilyen alacsony ütemű metánszivárgás. (Ennek a területnek mintegy felét teszi ki a Gale-kráter területe. Ugyanakkor a 27 ezer km² a Mars felszínének csak ötezred része, vagyis kivételes szerencse kellett ahhoz, hogy a Curiosity leszállóhelyét éppen az egyik ilyen metánforrás területén jelöljék ki. – B.E.)

Fontos megjegyezni, amint arra a kutatók rámutatnak, hogy hipotézisük semmit sem mond a metán eredetéről, csak a mennyiségét adottnak véve végezték számításaikat. A Mars Express PFS kísérletének vezető kutatója szerint az eredmények összhangban vannak az ő megállapításaival, miszerint a Curiosity által kimutatott metán egy, a Gale-krátertől mintegy 500 km-re keletre fekvő területről ered. A metán felszabadulásának egyik lehetséges mechanizmusa az, hogy a felszín alatti jégben csapdába ejtett metán szabadul fel kisebb-nagyobb lökésekben. Ugyanakkor szerinte a marsi metánnal kapcsolatban a leginkább zavarba ejtő kérdés nem az, hogy miért van belőle ilyen sok, hanem az, hogy miért csak ilyen keveset találunk. Interplanetáris porszemcsék formájában évente sok száz tonna szén hull a Mars felszínére. A meteoritikus eredetű anyagból a földi laboratóriumi kísérletek tanúsága szerint UV-sugárzás hatására nagy mennyiségű metán jön létre. E folyamat eredményeképpen a Mars légkörének folyamatosan 10 ppbv körüli metánt kellene tartalmaznia, ami több mint egy nagyságrenddel múlja felül a Curiosity mérési eredményeit, illetve kétszázszorosa a TGO mérési küszöbének.

Arra is rámutatnak, hogy ez a mechanizmus nem adna magyarázatot a kiugró csúcsok, vagyis a metáncsóvák megjelenésére, ezt vélhetően más folyamatok okozzák. Mindenesetre a vita nem csitul, bár egyesek szerint nincs miről vitázni, mert a Marson egyáltalán nincs metán. Az egyértelmű válaszokhoz további mérésekre lenne szükség.