لماذا يختلف ميثان المريخ في يوم المريخ الواحد؟

صورة ذاتية لفضول الفضول على المريخ. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech / MSSS / ANU.

ظهر سر الميثان في المريخ في الأخبار مرة أخرى مؤخرًا ، بدءًا من دراسة أُعلنت في وقت سابق من هذا الشهر قائلة إنه من المحتمل ألا يكون سببها تآكل الرياح في الصخور. الآن ، قامت دراسة جديدة أخرى بتحسين تقديرات غاز الميثان في الغلاف الجوي للمريخ ، موضحة كيف تتغير التركيزات على مدار يوم المريخ الواحد.

نُشرت الدراسة التي استعرضها النظراء ، بقيادة جون مورس من جامعة يورك في كندا ، في رسائل الأبحاث الجيوفيزيائية في 20 أغسطس 2019. وفقًا لمورز:

تحدد هذه الدراسة الجديدة فهمنا لكيفية تغير تركيز الميثان في جو المريخ بمرور الوقت ، وهذا يساعدنا على حل اللغز الأكبر لما قد يكون المصدر.

مصدر الميثان المريخ هو اللغز الحقيقي. من أين يأتي الميثان؟ على الأرض ، يمكن ربط غاز الميثان بالحياة الميكروبية. إن فكرة الميكروبات الحية على سطح المريخ أثارت اهتمام علماء الفلك لفترة طويلة. بحثت العديد من المركبات الفضائية المرسلة إلى المريخ عن علامات على الحياة ، ولكن حتى الآن لم يتم الكشف عن أي علامة على وجود حياة. في عام 2018 ، أعلن العلماء أن الاختلافات الموسمية لميثان المريخ يمكن أن تكون مرتبطة بالكائنات الحية الدقيقة. أو يمكن أن تنتج الاختلافات في الميثان بالوسائل الجيولوجية. إنه لغز مثير للاهتمام!

يتضمن البحث الجديد بيانات من Trace Gas Orbiter (TGO) وفضول الفضول. كشف الفضول ، في جيل كريتر ، عن رشقات من الميثان في أوقات مختلفة في السنوات الأخيرة ، ويشير التحليل إلى أنه يصل إلى ذروته في الصيف ويختفي في فصل الشتاء.

الآن ، تظهر الدراسة الجديدة أن مستويات الميثان تتغير على مدار يوم المريخ أيضًا. لاحظ موريس:

يشير هذا العمل الأحدث إلى أن تركيز الميثان يتغير على مدار كل يوم. تمكنا - لأول مرة - من حساب رقم واحد لمعدل تسرب الميثان في Gale Crater على المريخ وهو ما يعادل في المتوسط ​​2.8 كجم [.7 جالون] في يوم المريخ.

رسم تخطيطي يوضح الدورة الموسمية للميثان كما تم اكتشافها من قِبل Curiosity rover في Gale Crater. تشير الدراسة الجديدة إلى أن الميثان يختلف في التركيز يوميًا أيضًا. صورة عبر برنامج استكشاف NASA / JPL-Caltech / Mars.

من الورقة:

سجل كل من ExoMars Trace Gas Orbiter و Curiosity Rover كميات مختلفة من الميثان في الغلاف الجوي للمريخ. قام جهاز التتبع للغاز المداري بقياس كمية قليلة جدًا من غاز الميثان (أقل من 50 جزءًا لكل تريليون من حيث الحجم) أعلى من 5 كيلومترات [3 أميال] في الجو المضاء بنور الشمس ، بينما كان قياس الفضول أكثر بكثير (410 أجزاء لكل تريليون من حيث الحجم) بالقرب من السطح ليلًا. في هذه الورقة وصفنا إطار عمل يفسر كلا القياسات من خلال اقتراح أن كمية صغيرة من الميثان تتسرب من الأرض باستمرار. خلال اليوم ، يتم خلط هذه الكمية الصغيرة من الميثان بسرعة وتخفيفها بواسطة الحمل الحراري القوي ، مما يؤدي إلى انخفاض المستويات الكلية داخل الغلاف الجوي. أثناء الليل ، يقلل الحمل الحراري ، مما يسمح بتراكم الميثان بالقرب من السطح. عند الفجر ، يكثف الحمل الحراري ويختلط الميثان القريب من السطح ويخفف مع جو أكثر من ذلك بكثير. باستخدام هذا النموذج وتركيزات الميثان من كلا النهجين ، يمكننا - لأول مرة - وضع رقم واحد على معدل تسرب الميثان في Gale Crater والذي نجد ما يعادل 2.8 كجم في يوم المريخ. يمكن للمركبة الفضائية المستقبلية التي تقيس الميثان بالقرب من سطح المريخ تحديد مقدار تسرب الميثان من الأرض في مواقع مختلفة ، مما يوفر نظرة ثاقبة على العمليات التي تخلق هذا الميثان في باطن الأرض.

وقد أظهرت الرصدات التلسكوبية للمريخ أيضًا أن تركيزات الميثان بلغت ذروتها في أشهر الصيف. الصورة عبر ناسا / ترينت شندلر / ويكيبيديا.

يجب أن توفر النتائج مزيدًا من الدلائل فيما يتعلق بمصدر الميثان ، والذي قد يكون إما بيولوجيًا أو غير بيولوجي ، على الأقل بالنسبة للميثان المكتشف حول Gale Crater. تمكن الفريق من التوفيق بين البيانات بين TGO و Curiosity ، والتي قدمت لغزًا. بينما اكتشف الفضول الطفرات في مستويات الميثان ، فإن TGO لم تفعل ذلك. كما أوضح موريس:

تمكنا من حل هذه الاختلافات من خلال إظهار كيف أن تركيزات الميثان كانت أقل بكثير في الغلاف الجوي خلال النهار وأعلى بكثير بالقرب من سطح الكوكب في الليل ، حيث تقل درجة حرارة النقل.

ركزت TGO على تحليل المستويات العليا للغلاف الجوي ، وهو ما قد يفسر سبب تفويتها لرشقات الميثان القريبة من الأرض ، أو ربما لأن طفرات الميثان موسمية.

يمكن أن تكون التغيرات الموسمية واليومية متوافقة مع البيولوجيا - كما هو الحال في الميكروبات - كمصدر للميثان ، ولكن لا تزال هناك تفسيرات جيولوجية أخرى معقولة. وفقًا لبيني كينج في جامعة أستراليا الوطنية (ANU):

يمكن لبعض الميكروبات الموجودة على الأرض البقاء على قيد الحياة بدون أكسجين وعمق الأرض وتطلق الميثان كجزء من نفاياتها. يحتوي الميثان على المريخ على مصادر أخرى محتملة ، مثل تفاعلات الصخور المائية أو المواد المتحللة التي تحتوي على الميثان.

رسم توضيحي يوضح العمليات التي يمكن أن تخلق وتدمير الميثان على المريخ. ينشأ الميثان على الأرجح من تحت السطح ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي من خلال تشققات تحت سطح الأرض. الصورة عبر وكالة الفضاء الأوروبية.

في حين أن ما ينتج الميثان لا يزال مجهولاً ، يعتقد معظم العلماء الآن أنه ينشأ من تحت الأرض ، ويتم إطلاقه دوريًا من خلال الشقوق. هذا يمكن أن يكون مرة أخرى متسقة مع علم الأحياء أو الجيولوجيا. يمكن أن تشمل المصادر الجيولوجية تفاعلات الصخور المائية أو مركبات الميثان الجليدية التي تحتوي على الميثان وتطلقه خلال درجات الحرارة الأكثر دفئًا. إذا كانت الصخور والماء ، فسيظل هذا اكتشافًا مثيرًا ، مما يدل على أنه لا تزال هناك مياه سائلة تحت الأرض وبعض العمليات الجيولوجية النشطة المتبقية على الأقل. هذا وحده يمكن أن يوفر موطنًا لطيفًا للميكروبات ، حتى لو لم ينتج الميثان نفسه.

مهما كان تفسير الميثان ، فسوف يقدم نظرة رائعة على العمليات الجيولوجية أو البيولوجية الحالية على الكوكب الأحمر.

خلاصة القول: تظهر دراسة جديدة كيف يختلف الميثان في جو المريخ في التركيز على أساس يومي ، وليس فقط موسمياً.

المصدر: تباين الميثان النهاري وتدفق microseepage في غيل كريتر ، المريخ كما هو مقيد بواسطة ExoMars Trace Gas المدار وملاحظات الفضول

عبر ANU