火星：大氣中的甲烷氣體峰值

來源：中國科學報

新的計算結果有助于解釋為什么美國宇航局（NASA）的“好奇”號火星車在這顆行星北半球的夏季探測到了大氣中的甲烷氣體峰值。加拿大多倫多約克大學行星科學家John Moores說，在火星上，隨著冬天讓位給春天，太陽的熱量開始讓土壤變暖，從而使甲烷從地面中滲透出來并進入到大氣中。Moores在10月24日于田納西州諾克斯維爾市召開的一場行星科學會議上介紹了這項研究成果。

“好奇”號火星車測量的甲烷數據多年來一直吸引著研究人員。2012年，這架火星車在赤道附近的蓋爾環形山著陸。它最初是在北半球春季第一次發現了大氣甲烷的神秘峰值。今年早些時候，研究小組的科學家報告說，隨著季節的變化，火星大氣層中的甲烷含量有增有減，并在北半球的夏季達到頂峰。

對科學家來說，在火星大氣中發現甲烷是非常有趣的，因為在隨后的約300年中，這顆紅色星球上的化學反應會分解這種氣體。而火星在今天依然存在甲烷的事實表明，該行星上仍有某種物質在將這種氣體持續送入大氣層。

研究人員推測，火星上的甲烷來源可能是地質過程，比如某些類型的巖石和水之間的反應，或者更有趣的是，來自埋藏在火星地下的微生物或其他形式的生命。而地球大氣層中的甲烷氣體大部分來自于生物。

研究人員已經追蹤了他們能夠在火星上發現的每一縷甲烷。地基望遠鏡和繞火星軌道運行的探測器不時發現火星周圍出現的氣體，包括2009年報道的強烈煙羽。“好奇”號火星車本應通過直接測量甲烷含量幫助解開這個謎題，但結果卻使問題復雜化了。

現在看來，答案可能就在火星表面之下。Moores及其同事分析了甲烷如何通過火星土壤的縫隙和裂紋滲出地表直至進入大氣層的過程。研究人員的計算結果表明，火星土壤變暖可能會使甲烷氣體滲透到大氣中。

研究人員指出，火星上的季節很復雜，尤其是“好奇”號火星車停留的位置如此靠近行星的赤道。但火星上甲烷含量的峰值確實在一年中最熱的時間之后出現，表明熱量向下擴散會釋放更多的氣體。

Moores在美國天文學會行星科學分部召開的此次會議上說，科學家估計的進入大氣層的甲烷氣體量與“好奇”號火星車在蓋爾環形山附近得到的測量結果很吻合。盡管甲烷氣體的最終來源仍然是個謎，但他認為，這項工作可能有助于解釋這種氣體季節性的漲落。

馬里蘭州格林貝爾特市NASA下屬戈達德太空飛行中心行星科學家Michael Mumma表示，這個想法是建立在先前觀點基礎之上的，即甲烷可能正在從火星上被太陽曬暖的懸崖表面滲出。當他和同事在2009年報道了強烈的甲烷羽流后，他們認為，在某些季節，火星土壤中的孔隙可能會在懸崖或環形山壁上打開，從而使得甲烷氣體從地下進入大氣層。

可能不久后將會有更多的發現。一架歐洲和俄羅斯的名為火星外氣體追蹤軌道飛行器（TGO）的探測器自4月份以來就一直在火星大氣中尋找甲烷和其他氣體的痕跡。

在此次會議上，荷蘭諾德維克市歐洲空間局（ESA）項目科學家Hakan Svedhem向聽眾表示，TGO的第一批探測結果將會很快公布。TGO測量的是這顆行星周圍、在一定高度范圍內的甲烷含量，遠遠超出了“好奇”號火星車在地面上的測量范圍。軌道飛行器可以一勞永逸地解決火星上的甲烷問題。

“將會有令人驚訝的結果產生。”作為TGO團隊成員的Mumma表示，但他拒絕詳細說明。

TGO是火星快車項目的一部分，后者是ESA與俄羅斯航天局的一個合作項目。該軌道飛行器于2016年3月發射升空，并于當年10月到達火星軌道。這是第一個專門設計用來研究火星氣體的飛行器，這些氣體在這顆行星寒冷而干燥的大氣中所占比例不到1%，其中包括甲烷、水蒸氣和臭氧。

目前，NASA于2001年發射的“奧德賽”和2005年發射的MRO依然在環繞火星運轉。此外，美國2003年發射的“機遇”號火星車和2011年發射的“好奇”號火星車也在火星表面上工作。

火星是太陽系由內往外數第四顆行星，屬于類地行星，直徑約為地球直徑的一半，自轉軸傾角、自轉周期相近，公轉一周則花兩倍時間。其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，火星被認為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。