Незалежні спостереження вказали на район виділення метану на Марсі

Дані апарату Mars Express підтвердили присутність помітних концентрацій метану в атмосфері Червоної планети, також вченим вдалося визначити ймовірний регіон походження речовини. Результати опубліковані в журналі.

Метан - найпростіше органічне з'єднання з формулою CH₄. Настільки проста сполука може утворюватися навіть у космічних умовах, що підтверджується виявленням його спектральних ліній астрономічними приладами. На Землі основним джерелом цього газу є мікроби - археї, що об'єднуються в групу метаногенів. Вони виділяють метан як побічний продукт життєдіяльності в безкислородних умовах. Ці одноклітинні відповідальні за утворення метану в численних середовищах проживання, від боліт до кишечника ссавців, у тому числі корів і людини. Оскільки саме археї найбільшою мірою схожі на найдавніші мікроорганізми на Землі, присутність метану вважається біомаркером можливої присутності примітивних життєвих форм, хоча ця сполука може також викидатися в атмосферу в результаті геологічних процесів.

Перші дані про наявність метану в атмосфері Марса були отримані 15 років тому за допомогою наземних і орбітальних спостережень. Однак найбільший інтерес привернули вимірювання марсохода «К'юріосіті», який знаходиться на планеті з 2012 року і неодноразово фіксував різні концентрації метану. Порівняно із земними концентраціями, на Марсі цього газу виключно мало - пікові значення сягають 10 мільярдних часток, тоді як на нашій планеті в середньому спостерігається 1800 мільярдних часток. Більш того, прилади на поверхні Червоної планети реєстрували помітні сезонні коливання концентрації газу, а деякі детектори на орбітальних апаратах взагалі не могли його вловити при порівнянній чутливості.

Ця ситуація стала предметом великої кількості досліджень, деякі з яких намагалися списати виявлення метану на помилки, а інші пропонували варіанти його походження, причому як пов'язані з діяльністю живих організмів, так і не пов'язані з нею - абіогенні. Незважаючи на окремі позитивні результати, отримані різними групами, наукове співтовариство досі розділене: частина вчених як і раніше вважає свідчення присутності метану непереконливими. Серед причин скепсису вказуються можливі забруднення, недостатня спектральна роздільна здатність приладів або зашумленість даних, що не дозволяє зробити однозначних висновків. В цілому існує як ряд не зафіксували метан спостережень, так і безліч уловивших його присутність вимірювань, але жодне з виявлень не отримало незалежного підтвердження.

У роботі під керівництвом Марко Джуранна (Marco Giuranna) з Національного інституту астрофізики в Італії описується результати роботи Планетарного фур'є-спектрометра на борту апарату Mars Express. Цей прилад може працювати в декількох режимах наведення, в тому числі може вести спостереження в надирі (протилежній зеніту точці, тобто строго вниз) і в режимі стеження за конкретною областю. Всі попередні оцінки концентрації метану, в тому числі перші, зроблені орбітальним апаратом, були зроблені в режимі спостереження в надирі. У даній роботі вперше були оброблені дані режиму стеження, зібрані в 2012-2014 роках, що приблизно відповідає 20 місяцям вимірювань концентрацій на поверхні планети приладами марсохода «К'юріосіті». Автори зазначають, що спостереження в такому режимі підходять для пошуку метану, оскільки дозволяють отримати кілька сотень спектрів однієї області протягом короткого проміжку часу.

Приладу вдалося зафіксувати інтегровану по висоті концентрацію метану в 15,5 - 2,5 мільярдних часток 16 червня 2013 року, тобто на день пізніше, ніж були зроблені перші вимірювання «К'юріосіті», які показали локальну концентрацію в 5,78 - 2,27 мільярдних часток. Всього це відповідає 39-54 тоннами з'єднання на площі 49 тисяч квадратних кілометрів. Таким чином, вперше вдалося незалежно підтвердити вимірювання, зроблені іншим інструментом. Протягом решти періоду спостережень тривалістю майже два роки інших випадків присутності метану над кратером Гейла, де знаходиться «К'юріосіті», зафіксовано не було. Під час наступного періоду реєстрації метану біля поверхні подібних спостережень з орбіти не проводилося, а в подальшому одночасні спостереження узгоджено показують відсутність помітних концентрацій метану.

Також автори спробували визначити можливу область появи метану. У рамках роботи вони розглядали тільки гіпотезу про виділення газу з-під поверхні і не проводили аналіз для випадку привнесення метану невеликою кометою, як передбачалося в деяких дослідженнях. Спільна обробка орбітальних і зібраних на поверхні даних, а також результати моделювання атмосферної циркуляції дозволили виділити ймовірні області виділення газу - вони виявилися розташовані на південь, схід, і північний схід від кратера Гейл. Геологічний аналіз з урахуванням відомих на Землі механізмів появи метану (просочування з розломів будь-якого типу) і детальних карт поверхні Марса дозволив встановити найбільш правдоподібну область. Вона опинилася на схід від кратера, де столові гори Aeolis Mensae переходять у формацію Medusae Fossae. Попередні дослідження вказували на наявність великих кількостей льоду в ґрунті близько до поверхні в цьому регіоні - саме подібні поклади льоду із замкненими в них бульбашками газу раніше називалися як можливе джерело метану.

Детально про проблему наявності метану в атмосфері Марса і важливість цього факту ми писали в матеріалі «Чи є корови на Марсі». Також ми описували виявлення сезонних варіацій марсходом «К'юріосіті» і зв'язок між наявністю метану на Марсі і появою біомолекул на Землі.