Zum ersten Mal wurde eine In-situ-Messung von Methan auf dem Mars - durchgeführt von NASAs Curiosity Rover - unabhängig vom Orbit von ESAs Mars Express bestätigt. Könnte es ein Hinweis auf das Leben auf dem Mars sein?
Künstlerkonzept von Mars Express im Orbit um den Mars. Eine neue Analyse der Daten des Raumfahrzeugs hat unabhängig voneinander bestätigt, dass der Curiosity Rover der NASA 2013 erstmals Methan nachgewiesen hat. Bild vom DLR-Institut für Planetenforschung.
Woher kommt das Methan des Mars? Dies ist eines der faszinierendsten Geheimnisse für Marsforscher in den letzten Jahren. Könnte das Methan des Mars ein Beweis für ... sein?Leben?
Nun gibt es eine korrelierte Bestätigung für einen signifikanten Methannachweis. Es ist das erste Mal, dass eine In-Situ-Messung unabhängig vom Orbit bestätigt wurde. Seit der Landung im Jahr 2012 hat der Curiosity Rover der NASA zeitweise Methan in der Marsatmosphäre entdeckt. Die neue Studie, die von Marco Giuranna vom Nationalen Institut für Astrophysik und dem Institut für Weltraumastrophysik und Planetologie in Rom, Italien, durchgeführt wurde, bestätigt, dass der Mars Express-Orbiter der ESA am Tag nach Curiosity im Juni 2013 einen Methanspitze feststellte. Der Peer-Review-Befund wurde in veröffentlicht Natur Geowissenschaften am 1. April 2019. Laut Dmitri Titov, Mars Express-Projektwissenschaftler der ESA:
Mars Express war der erste, der eine signifikante Detektion von Methan aus der Umlaufbahn um den Mars gemeldet hat. Jetzt, 15 Jahre später, können wir die erste simultane und gleichzeitig lokalisierte Detektion von Methan mit einem Rover auf der Oberfläche ankündigen.
Warum ist Methan auf dem Mars für Wissenschaftler so interessant? Schreiben in Wissenschaft Letztes Jahr nannte Eric Hand dieses Gas das Abwasser von vor allem, weil rund 16 Prozent der jährlichen Methanemissionen der Erde in die Atmosphäre von den Rülpsen der Kühe stammen. ESA erklärte:
Das Molekül zieht solche Aufmerksamkeit auf sich, weil auf der Erde Methan sowohl von lebenden Organismen als auch von geologischen Prozessen erzeugt wird. Da es durch atmosphärische Prozesse schnell zerstört werden kann, muss es bei jedem Nachweis des Moleküls in der Marsatmosphäre erst vor relativ kurzer Zeit freigesetzt worden sein - auch wenn das Methan selbst vor Millionen oder Milliarden von Jahren produziert und bisher in unterirdischen Lagerstätten eingeschlossen war.
Während Satelliten- und Teleskopbeobachtungen von der Erde im Allgemeinen keine oder nur sehr geringe Methanerkennungen oder Messungen direkt an der Grenze der Instrumentenkapazitäten gemeldet haben, gibt es eine Handvoll Störspitzen sowie die von Curiosity gemeldeten jahreszeitlichen Schwankungen an ihrem Standort im Gale Crater. werfen die spannende Frage auf, wie es in der Gegenwart erzeugt und zerstört wird.
Die von Curiosity im Juni 2013 festgestellte Spitze betrug etwa sechs ppb (parts per billion), während die Mars Express-Erkennung am Tag danach etwa 15 ppb betrug. Das ist im Vergleich zu Methan in der Erdatmosphäre sehr gering, aber immer noch bedeutend. Zum Vergleich: Die Hintergrundkonzentrationen von Methan im Gale Crater liegen in der Regel zwischen 0,24 ppb und 0,65 ppb. Aus dem Papier:
Berichte zum Nachweis von Methan in der Marsatmosphäre wurden intensiv diskutiert. Das Vorhandensein von Methan könnte die Bewohnbarkeit verbessern und sogar ein Zeichen des Lebens sein. Bei unabhängigen Messungen wurde jedoch kein Nachweis bestätigt. Hier berichten wir über einen festen Nachweis von 15,5 ± 2,5 ppb Methanvolumen in der Marsatmosphäre über dem Gale-Krater am 16. Juni 2013 mit dem planetarischen Fourier-Spektrometer an Bord von Mars Express, einen Tag nach der In-situ-Beobachtung eines Methanspitzens durch der Neugier Rover. Methan wurde in anderen Umlaufbahnen nicht nachgewiesen. Die Detektion verwendet eine verbesserte Beobachtungsgeometrie sowie eine ausgefeiltere Datenbehandlung und -analyse und stellt eine zeitgleiche, unabhängige Detektion von Methan dar. Wir führen Ensemblesimulationen der Marsatmosphäre durch, um eine potenzielle Quellregion östlich des Gale-Kraters zu identifizieren. Unsere unabhängige geologische Analyse weist auch auf eine Quelle in dieser Region hin, wo sich die Fehler von Aeolis Mensae in das vorgeschlagene flache Eis der Medusae-Fossae-Formation erstrecken und das unter oder im Eis eingeschlossene Gas episodisch freisetzen können.Unsere Identifizierung eines wahrscheinlichen Freisetzungsortes wird einen Schwerpunkt für zukünftige Untersuchungen zur Entstehung von Methan auf dem Mars darstellen.
Gitter der Region um den Gale-Krater, in der das Methan laut der neuen Studie am wahrscheinlichsten entsteht. Bild über ESA / Giuranna et al. (2019).
Obwohl die Ergebnisse von Curiosity für sich allein standen, verfestigt die zusätzliche Bestätigung von Mars Express den Befund weiter und hilft, den Ort, an dem die Methanspitze entstand, einzugrenzen, wie Giuranna erklärte:
Im Allgemeinen konnten wir kein Methan nachweisen, abgesehen von einem eindeutigen Nachweis von etwa 15 Volumenteilen pro Milliarde Methan in der Atmosphäre, der sich einen Tag nach dem Anstieg von etwa 6 Volumenteilen pro Milliarde durch Curiosity herausstellte.
Obwohl Teile pro Milliarde im Allgemeinen eine relativ kleine Menge bedeuten, ist dies für den Mars bemerkenswert - unsere Messung entspricht einem Durchschnitt von etwa 46 Tonnen Methan, der auf einer Fläche von 49.000 Quadratkilometern vorhanden war, die von unserer Umlaufbahn aus beobachtet wurde.
Sowohl ein Rover als auch ein Orbiter bestätigten die Methanspitze, aber woher kam sie? Das Curiosity-Team spekulierte zu der Zeit, dass es von irgendwo nördlich des Rovers kam, aber immer noch im Gale Crater, wo sich der Rover seit 2012 befindet. 500 km) nach Osten. Nach Giuranna:
Unsere neuen Mars Express-Daten, die einen Tag nach der Aufzeichnung von Curiosity aufgenommen wurden, ändern die Interpretation der Herkunft des Methans, insbesondere wenn globale atmosphärische Zirkulationsmuster zusammen mit der lokalen Geologie betrachtet werden. Aufgrund der geologischen Beweise und der von uns gemessenen Methanmenge ist es unwahrscheinlich, dass sich die Quelle im Krater befindet.
Die Abbildung zeigt, welche Prozesse Methan auf dem Mars erzeugen und zerstören könnten. Das Methan stammt höchstwahrscheinlich von unterhalb der Oberfläche und wird durch Risse unter der Oberfläche in die Atmosphäre freigesetzt. Bild über ESA.
Zwei unabhängige Analysen kamen zu dem gleichen Ergebnis. Die Region um den Gale Crater wurde in Gitter mit einer Fläche von 250 Quadratkilometern unterteilt, um die Position des Spikes einzugrenzen.
Forscher des Königlich Belgischen Instituts für Raumfahrt (BIRA-IASB) in Brüssel, Belgien, führten die erste Analyse mit Computersimulationen durch, um eine Million mögliche Emissionsszenarien für jedes Quadrat zu erstellen und die Wahrscheinlichkeit einer Methanemission für jedes von ihnen vorherzusagen diese Orte. Die Simulationen waren umfassend und berücksichtigten die gemessenen Daten, die erwarteten atmosphärischen Zirkulationsmuster sowie die Intensität und Dauer der Methanfreisetzung basierend auf dem geologischen Phänomen der „Gassickerung“.
Geologen des Nationalen Instituts für Geophysik und Vulkanologie in Rom und des Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, führten die zweite Analyse durch. Diese konzentrierte sich auf die Identifizierung physikalischer Merkmale im Gelände, die mit Methansickern von unterhalb der Oberfläche in Verbindung gebracht werden könnten. Solche Merkmale sind auf der Erde üblich, einschließlich tektonischer Verwerfungen, Schlammvulkane und Erdgasfelder. Laut Co-Autor Giuseppe Etiope:
Wir haben tektonische Verwerfungen identifiziert, die sich unter eine Region erstrecken könnten, in der Flacheis vermutet wird. Da Permafrost eine ausgezeichnete Abdichtung für Methan ist, ist es möglich, dass das Eis hier unterirdisches Methan einfängt und es entlang der Fehler, die dieses Eis durchbrechen, episodisch freisetzt.
Bemerkenswerterweise haben wir gesehen, dass die atmosphärische Simulation und die geologische Bewertung, die unabhängig voneinander durchgeführt wurden, dieselbe Herkunftsregion des Methans nahelegten. Das ist sehr aufregend und weitgehend unerwartet.
Das Diagramm zeigt die saisonale Variation der Methanmenge, die vom Curiosity Rover in den wärmeren Monaten gemessen wurde. Bild über NASA / JPL-Caltech.
Periodische oder intermittierende Freisetzungen von Methan aus solchen Quellen würden mit den Beobachtungen von verschiedenen Teleskopen und Raumfahrzeugen im Laufe der Jahre übereinstimmen. Co-Autor Frank Daerden fügte hinzu:
Unsere Ergebnisse stützen die Idee, dass die Methanfreisetzung auf dem Mars eher durch kleine, vorübergehende geologische Ereignisse als durch eine sich ständig erneuernde globale Präsenz gekennzeichnet sein könnte. Wir müssen jedoch auch besser verstehen, wie Methan aus der Atmosphäre entfernt wird und wie die Mars Express-Daten abgeglichen werden mit Ergebnissen aus anderen Missionen.
Wissenschaftler haben theoretisiert, dass die wahrscheinlichste Methanquelle aus dem Untergrund stammt, und diese Ergebnisse scheinen dies zu unterstützen. Durch solche kleinen geologischen Ereignisse könnten periodisch Methantaschen freigesetzt werden. Die Neugier hatte auch festgestellt, dass die Methanfreisetzungen in der Nähe seines Standortes saisonbedingt waren, was anscheinend mit Erwärmungstemperaturen im Sommer verbunden war, was kleine Schübe von eingefangenem Methan, die durch Erwärmung von Eisablagerungen freigesetzt wurden, erklären könnten.
Der Curiosity Rover der NASA hat 2013 und 2014 einen Anstieg des Methanspiegels in der Atmosphäre festgestellt. Der Mars Express-Orbiter der ESA bestätigte auch den ersten dieser Befunde. Bild über NAS / JPL-Caltech.
Das Ermitteln der Position mindestens einer Methanspitze ist wichtig, sagt uns jedoch nichts Wie Das Methan wurde in erster Linie erzeugt. Auf der Erde produzieren lebende Organismen den größten Teil des Methans, auch im Untergrund. Es kann aber auch aus geologischen Aktivitäten stammen. Produziert das Leben auch Mars-Methan - wahrscheinlich Mikroben - oder Geologie? Wir wissen es noch nicht und nur weitere Beobachtungen werden dazu beitragen, diese Frage zu beantworten. Es bleibt auch die Frage, warum das Methan so schnell wieder verschwindet. In der Zwischenzeit wird die Analyse der Methanquellen fortgesetzt, wie Giuranna feststellte:
Wir werden weitere von unserem Instrument in der Vergangenheit gesammelte Daten erneut analysieren und gleichzeitig unsere laufenden Überwachungsbemühungen fortsetzen, einschließlich der Koordinierung einiger Beobachtungen mit dem ExoMars Trace Gas Orbiter.
Der Trace Gas Orbiter (TGO) - Teil der ESA-Mission ExoMars - wurde unerwartet gefunden Nein Methan während seiner ersten Untersuchungen der Marsatmosphäre, aber es ist möglich, dass es nicht zum richtigen Zeitpunkt war, da die Methanexplosionen von Natur aus saisonal zu sein scheinen. Hoffentlich werden bevorstehende Beobachtungen erfolgreicher sein - das Raumschiff verfügt über einige der fortschrittlichsten Instrumente zur Analyse von Methan und anderen Spurengasen.
Fazit: Der Ursprung des Methans auf dem Mars ist eines der faszinierendsten Geheimnisse des roten Planeten. Wir wissen immer noch nicht, ob das Methan geologisch oder biologisch ist - oder vielleicht sogar beides -, aber dank neuer Daten von Mars Express und Curiosity nähern wir uns jetzt nur noch wo Das Methan kommt von - ein wichtiger Schritt, um gerecht zu bestimmen Was schafft es.