Słów kilka o wykrywanym sezonowo marsjańskim metanie, który pośrednio może oznaczać życie na Marsie.
Być może są wśród Was osoby interesujące się eksploracją Marsa. Być może niektórzy słyszeli o metanie, jaki został wykryty przez łazik Curiosity jakiś czas po wylądowaniu na czerwonej planecie. Być może zadawaliście sobie też pytanie, co może być źródłem wykrytego metanu. Dlaczego metan jest w ogóle brany pod uwagę podczas badania Marsa? Ponieważ gaz ten może okazać się pośrednim dowodem na istnienie życia na Marsie. Na Ziemi 90% metanu jest wytwarzane przez żywe organizmy w tym nas samych. Na naszej planecie występuje też metan kopalny, który pochodzi z beztlenowego rozkładu roślin pochłoniętych miliony lat temu przez ziemię. Tak więc mamy już dwa możliwe źródła (biologiczne i geologiczne) z jakich może pochodzić metan na Marsie. Trzecia ewentualność to powstawanie metanu w reakcji skał z wodą. No i jest też czwarta ewentualność czyli spalanie się w marsjańskiej atmosferze meteorów, których pozostałości na skutek promieniowania UV zamieniają się w metan. Jak więc widać możliwości jest kilka. Każda z nich jest mniej lub bardziej prawdopodobna, niemniej jednak ilości jakie zostały wykryte sugerują, że mogą to być spalające się meteory w marsjańskiej atmosferze (nie znaleziono też żadnych świeżych śladów pozostawionych po ewentualnych meteorytach) ale jest to mało prawdopodobne. Pomiary dokonane przez łazik w okresie od października 2012 do czerwca 2013 nie wykazały żadnej obecności gazu. Kilka miesięcy później, łazik wykrył nagły wzrost metanu podczas pomiarów. Dodać trzeba, że łazik jest w stanie wykryć obecność gazu tylko w swoim bezpośrednim otoczeniu z którego pobierane są próbki atmosfery. Żeby było ciekawiej, nie jest to pierwszy raz kiedy metan został wykryty na Marsie. W 2003 i 2004 roku naziemne jak i kosmiczne teleskopy wykryły ogromne obłoki metanu w marsjańskiej atmosferze, które po kilku miesiącach nagle zniknęły. Przed ogłoszeniem najnowszych wieści z czerwonej planety, zespół odpowiedzialny za misję Curiosity wielokrotnie sprawdzał i weryfikował dane aby upewnić się, że nie popełniono nigdzie błędu. Ostatecznie w grudniu 2014, podczas spotkania American Geophysical Union podano dane do publicznej wiadomości. Wielu naukowców odnosiło się do nich bardzo sceptycznie. Jednym z nich był Kevin Zahnle, który poddaje w wątpliwość wyniki badań. Co ważne nie twierdzi on, że łazik nie wykrył metanu! Uwarzą, że metan wykryty przez łazik pochodzi z... Ziemi!
Wykres obejmuje okres czasu od sierpnia 2012 do września 2014, oznaczony na osi poziomej przez liczbę soli (marsjańskich dni) od 1 do 750 soli. Pomiary TLS są oznaczone małymi, czarnymi kwadratami na wykresie. Każda pionowa kreska reprezentuje margines błędu. Pomiary obejmują rozpiętość 20 miesięcy. Stężenie metanu w w pobranych próbkach atmosfery Marsa sięgnął do kilka części na miliard. Średnia ilość wyniosła około 7 ppbv w wykonanych pomiarach.
Otóż dla jasności wytłumaczyć należy, jak przebiega pomiar stężenia metanu oraz innych gazów przez łazik Curiosity. Jednym urządzeń do analizy pobranych próbek jest SAM (Sample Analysis at Mars) o którym więcej możecie przeczytać w innym moim artykule poświęconym łazikowi Curiosity. W skład SAM wchodzi między innymi urządzenie Tunable Laser Spectrometer (TLS), które jest właśnie odpowiedzialne za pomiar stężenia gazów w próbkach. To komora po wypełnieniu której, przez gaz przepuszczana jest wiązka lasera o specjalnie dobranej długości fali. Jak Wam wiadomo lub nie, każdy pierwiastek chemiczny absorbuje charakterystyczną dla niego długość fali elektromagnetycznej. Dzięki tej wiedzy możliwe stało się wynalezienie techniki zwanej spektroskopią, która właśnie tu została wykorzystana.
Zasada działania Tunable Laser Spectrometer (TLS)
Zaraz po wylądowaniu łazika na Marsie, wskazywał on niebywale wysokie stężenia gazów. Naukowcy odpowiedzialni za Curiosity szybko zdali sobie sprawę, że w czasie pomiędzy ostatnimi naziemnymi testami a wystrzeleniem łazika z Ziemi, do hermetycznego wnętrza TLS musiało dostać się nieco ziemskiego powietrza i stąd wzięły się zawyżone wyniki. W pierwszych dniach działalności łazika na Marsie, urządzenia zostały poddane testom i kalibracji. Z TLS wypompowano zanieczyszczone powietrze, pozostawiając nieco do celów kalibracji. Po ogłoszeniu wyników dotychczasowych badań Curiosity, naukowcy odpowiedzialni z misję nadal twierdzą, że pierwotnie zanieczyszczone wnętrze TLS nie miało wpływu na późniejsze wyniki badań i wysokie stężenie metanu w kolejnych miesiącach pobytu łazika na planecie jest faktem. Wyjaśniono, "że nawet jeśli łazik w jakiś sposób zabrał z Ziemi powietrze, to była to ilość zdecydowanie zbyt mała aby dawać tak wysokie odczyty na Marsie. Jedynie duża butla czystego metanu uwalniająca zawartość podczas odczytu przez detektory łazika, mogła by tak znacząco wpłynąć na pomiary a łazik po prostu takiego dodatkowego ładunku nie posiada". Wątpliwości Kevina Zahnle są podtrzymywane przez innych naukowców NASA, którzy uważają, że "trzeba cały czas brać pod uwagę możliwość uwalniającego się metanu z korpusu łazika do momentu, aż z całą pewnością tą teorię będzie można wykluczyć". Tymczasem Paul Mahaffy, jeden z konstruktorów SAM uważa, "że nawet gdyby łazik przywiózł ze sobą zanieczyszczone powietrze to uleciało by ono już na początku marsjańskiej misji, a co dopiero po niemal roku kiedy po raz pierwszy wykryto podwyższone stężenie. Metan jest bardzo lotnym gazem i z pewnością nie utrzymywałby się przez 60 dni". Jednak sam przyznaje, że łazik posiada wiele hermetycznych miejsc gdzie teoretycznie może znajdować się metan, niemniej jednak jest to niezwykle mało prawdopodobne. Tymczasem zbliża się okres wakacji w którym to nastąpił nagły wzrost stężenia metanu na Marsie. Zaplanowano kolejne pomiary i jeżeli sytuacja sprzed roku się powtórzy, będziemy mogli z całą pewnością stwierdzić, że mamy do czynienia z okresowym uwalnianiem metanu na Marsie a hipotezę pochodzenia zanieczyszczonego powietrza z łazika będzie można spokojnie odrzucić.
Tak więc nie pozostaje nam nic innego, jak tylko poczekać na wyniki zaplanowanych pomiarów przez Curiosity. Tymczasem ESA planuje w 2016 roku misje ExoMars Trace Gas Orbiter, która będzie na bieżąco monitorować skład marsjańskiej atmosfery lub poczekać na wyniki indyjskiej sondy badającej obecni Marsa (Mars Orbiter Mission) z jego orbity. Obydwie sondy będą badać marsjańską atmosferę na zdecydowanie większym obszarze, tak więc jest całkiem spora szansa na rozwikłanie zagadki marsjańskiego metanu.
Więcej na www.cosmicbulletin.wordpress.com