Mars metanı bilim adamlarını şaşırtıyor: Curiosity gezgininin şaşırtıcı keşfi

Yakın zamanda yayınlanan bir araştırma makalesi, mobil kimya laboratuvarının neden var olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir NASACuriosity uzay aracı sürekli olarak Gale Kraterinin yüzeyine yakın gaz izlerini tespit ediyordu.

NASA'nın Curiosity Mars Rover'ının en şaşırtıcı keşfi (metan gazının Gale Krateri'nin yüzeyinden sızdığı) bilim adamlarının kafalarını kaşımasına neden oldu.

Dünyadaki metanın çoğunu canlı organizmalar üretir. Ancak bilim insanları mevcut ya da eski yaşama dair ikna edici bir işaret bulamadı MarsBu yüzden orada metan bulmayı beklemiyordum. Bununla birlikte, Curiosity'nin SAM veya Mars'ta Örnek Analizi olarak bilinen mobil kimya laboratuvarı, Mars'ta şu ana kadar metanın tespit edildiği tek yer olan Gale Krateri'nin yüzeyinin yakınında sürekli olarak gaz izleri alıyor. Bilim insanları olası kaynağının, Dünya'nın derinlerindeki su ve kayaları içeren jeolojik mekanizmalar olduğunu varsayıyor.

Güney Amerika'nın Altiplano bölgesindeki tuz gölleriyle dolu olan Quisquiro tuzlu suyu, bilim adamlarının NASA'nın Curiosity Rover'ının araştırdığı Mars'taki Gale Krateri'nde var olabileceğine inandıkları manzara türünü temsil ediyor. Kredi bilgileri: Maxim Bocharov

Eğer hikayenin tamamı bu olsaydı işler kolay olurdu. Ancak SAM, metanın Gale Krateri'nde beklenmedik şekillerde davrandığını buldu. Geceleri ortaya çıkar ve gündüzleri kaybolur. Mevsimsel olarak dalgalanıyor, bazen normalden 40 kat daha yüksek seviyelere çıkıyor. Şaşırtıcı bir şekilde metan da atmosferde birikmiyor: Avrupa Uzay Ajansı (ESA). Avrupa Uzay AjansıÖzellikle atmosferdeki gazı incelemek için Mars'a gönderilen ExoMars Trace Gas Orbiter herhangi bir metan tespit etmedi.

Neden bazı bilimsel araçlar Kızıl Gezegendeki metanı tespit ederken diğerleri tespit edemiyor?

NASA'nın Güney Kaliforniya'daki Jet Propulsion Laboratuvarı'nda Curiosity projesi bilimcisi olan ve Curiosity misyonuna liderlik eden Ashwin Vasavada, “Bu, pek çok olay örgüsünde sürprizlerle dolu bir hikaye” dedi.

Metan, Mars bilim adamlarını, gazın neden tuhaf davrandığını ve yalnızca Gale Krateri'nde tespit edildiğini açıklamaya yönelik laboratuvar çalışmaları ve bilgisayar modelleme projeleriyle meşgul ediyor. Bir NASA araştırma grubu yakın zamanda ilginç bir öneri paylaştı.

Bu, ezilmiş kayalardan ve tozdan oluşan “toprak” olan hayali Mars regolitinin bir örneğidir. Bu, bilim adamlarının Mars'ta yaygın olarak bulunan perklorat adı verilen tuzun farklı konsantrasyonlarını enjekte ettiği beş örnekten biri. Her numuneyi NASA'nın Greenbelt, Maryland'deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki bir Mars simülasyon odasında Mars benzeri koşullara maruz bıraktılar. Yukarıdaki numunedeki kırılgan kütleler, tuz konsantrasyonunun çok düşük olması nedeniyle bu numunede bir tuz contasının oluşmadığını göstermektedir. Resim kredisi: NASA/Alexander Pavlov

Mart ayındaki gazetede yer alan rapor Jeofizik Araştırma Dergisi: GezegenlerGrup, nasıl üretildiğine bakılmaksızın metanın, ezilmiş kayalardan ve tozdan oluşan bir “toprak” olan Mars regolitinde oluşabilecek sertleşmiş tuzun altında sıkışıp kalabileceğini öne sürdü. Daha sıcak mevsimlerde veya günün saatlerinde sıcaklıklar yükseldiğinde conta zayıflar ve metan dışarı sızabilir.

NASA'nın Greenbelt, Maryland'deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde gezegen bilimci olan Alexander Pavlov liderliğindeki araştırmacılar, contalar örneğin küçük bir SUV büyüklüğündeki bir gezicinin basıncı altında çatladığında gazın jetlerde de patlayabileceğine dikkat çekiyor. üzerinden geçiyoruz. . Pavlov, ekibin hipotezinin, metanın neden yalnızca Gale Krateri'nde tespit edildiğini açıklamaya yardımcı olabileceğini, zira buranın, robotun Mars'ta dolaşıp yüzeyi deldiği iki yerden biri olduğunu söyledi. (Diğeri, NASA'nın Perseverance gezgininin çalıştığı Jezero Krateridir, ancak bu gezicide metan dedektörü yoktur.)

Bu görüntü, Mars simülasyon odasından çıkarıldıktan sonra sahte Mars “toprağının” başka bir örneğine aittir. Yüzey sert bir tuz kabuğuyla kapatılmıştır. Alexander Pavlov ve ekibi, numunenin Mars benzeri koşullar altında üç ila 13 gün geçirdikten sonra ve yalnızca perklorat tuz konsantrasyonunun %5 ila %10 arasında olması durumunda mührün oluştuğunu buldu. Numunenin metal bir aletle çizildiği merkezde renk daha açıktır. Daha açık renk, üst katmanın altında, numune simülasyon odasından çıkarıldığında havadaki nemi emen ve kahverengiye dönen daha kuru toprağın varlığını gösterir. Resim kredisi: NASA/Alexander Pavlov

Pavlov, bu hipotezin kökenini 2017'de yürüttüğü, Mars'taki permafrost'a benzer şekilde tuzla karıştırılmış Mars permafrostunda (donmuş toprak) büyüyen mikroorganizmaları içeren ilgisiz bir deneye kadar takip ediyor.

Pavlov ve meslektaşları, tuzlu su göllerinde ve Dünya'daki tuz açısından zengin diğer ortamlarda yaşayan halofiller olarak bilinen bakterilerin Mars'ta benzer koşullarda gelişip gelişemeyeceğini test etti.

Mikrobiyal büyüme sonuçlarının sonuçsuz kaldığını söyledi ancak araştırmacılar beklenmedik bir şeyi fark etti: Tuzlu buz yükseldikçe toprağın üst tabakası bir tuz kabuğu oluşturdu, katı halden gaza dönüştü ve tuzu geride bıraktı.

Mars ve Dünya'da kalıcı buz

Pavlov, “Şu anda bunun hakkında pek düşünmüyorduk” dedi ancak 2019'daki toprak kabuğunu hatırlıyor. SAM'in ayarlanabilir lazer spektrometresi metan patlaması tespit etti Kimse açıklayamaz.

Pavlov, “İşte o zaman fikir aklıma geldi” dedi. İşte o zaman kendisi ve ekibi, sert tuz mühürlerinin oluşabileceği ve kırılabileceği koşulları test etmeye başladı.

Curiosity şu soruyu yanıtlamak için yola çıktı: Mars, mikrop adı verilen minik yaşam formlarını desteklemek için doğru çevresel koşullara sahip miydi? Görevinin başlarında Curiosity'nin bilim araçları, Mars'taki geçmişteki yaşanabilir ortamlara dair kimyasal ve mineralojik kanıtlar buldu. Mars'ın mikrobiyal yaşama ev sahipliği yapmış olabileceği bir döneme ait kayalık kayıtları keşfetmeye devam ediyor. Kredi bilgileri: NASA

Pavlov'un ekibi, Mars'ta yaygın olarak bulunan perklorat adı verilen tuzun farklı konsantrasyonlarıyla karıştırılmış beş permafrost örneğini test etti. (Bugün Gale Krateri'nde büyük olasılıkla permafrost yoktur, ancak mühürler uzun zaman önce, Gale'in daha soğuk ve daha buzlu olduğu zamanlarda oluşmuş olabilir.) Bilim insanları, NASA Goddard'ın Mars Simülasyon Odası'nda her numuneyi farklı sıcaklıklara ve hava basınçlarına maruz bıraktılar.

Pavlov'un ekibi periyodik olarak toprak örneğinin altına bir metan izotopu olan neon enjekte etti ve altındaki ve üstündeki gazın basıncını ölçtü. Numunenin altındaki yüksek basınç, gazın sıkıştığını gösterir. Sonuçta mühür, Mars benzeri koşullar altında, %5 ila %10 konsantrasyonda perklorat içeren numunelerde yalnızca üç ila 13 gün içinde oluştu.

Bu, Curiosity'nin Gale Krateri'nde ölçtüğünden çok daha yüksek bir tuz konsantrasyonudur. Ancak oradaki regolit, sülfat adı verilen farklı türde bir tuz minerali açısından zengin; Pavlov'un ekibi bundan sonra bunların da mühür oluşturup oluşturamayacağını test etmek istiyor.

Curiosity gezgini, Mars'ın iklimi kururken oluştuğuna inanılan bir bölgeye ulaştı.

Mars'taki metan üretimi ve yıkım süreçlerine ilişkin anlayışımızı geliştirmek, tarafımızdan önemli bir öneridir. NASA'nın 2022 gezegen misyonu kıdemli incelemesiPavlov'unki gibi teorik çalışmalar bu çaba için hayati öneme sahiptir. Ancak bilim insanları, daha tutarlı metan ölçümlerine de ihtiyaçları olduğunu söylüyor.

SAM yılda yalnızca birkaç kez metan kokusu alıyor çünkü asıl işi yüzeyden numune almak ve kimyasal bileşimlerini analiz etmekle meşgul.

Goddard Üniversitesi'nden SAM baş araştırmacısı Charles Malespin, “Metan deneyleri yoğun kaynak gerektiriyor, bu yüzden bunları yürütmeye karar verdiğimizde çok stratejik olmalıyız” dedi.

Ancak bilim insanları, örneğin metan seviyelerinin ne sıklıkla yükseldiğini test etmek için, Mars'ın birçok noktasından sürekli olarak metanı ölçen yeni nesil yüzey cihazlarının gerekli olacağını söylüyor.

Vasavada, “Metan çalışmalarının bir kısmı, bu spesifik soruları yanıtlamaya daha fazla odaklanan gelecekteki yüzey uzay araçlarına bırakılmalıdır.” dedi.

Referans: “Mars benzeri koşullar altında tuzlu toprak contalarının oluşumu ve stabilitesi.” Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia Sanchez, Ariel Segelnytsky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Gosiewicz ve Prabhakar'ın Mars'taki metan dalgalanmalarının etkileri. Misra, 09 Mart 2024, Jeofizik Araştırma Dergisi: Gezegenler.
doi: 10.1029/2023JE007841

Merak tarafından inşa edilmiştir Jet Tahrik LaboratuvarıPasadena, California'daki California Teknoloji Enstitüsü tarafından yönetilmektedir. JPL, NASA'nın Washington'daki Bilim Misyon Müdürlüğü adına göreve liderlik ediyor.