2台火星尖端仪器探测结果大相径庭?解开火星甲烷若隐若现之谜

火星上的甲烷非常神秘,好奇号火星车能探测到它们,但预期应该也能侦测到甲烷无处不在的卫星却一无所获,究竟这些甲烷消失去哪儿?天文学家现在可能找到答案了,原因与一天的探测时间差有关。

当地球上,甲烷除了来自沼泽、有机废物分解、化石燃料燃烧等非生物过程,也会经由动物胃消化、牛只打嗝等生物过程产生,虽然火星没有牛或羊只,但发现甲烷可能代表火星曾经、正有微生物存在这颗荒凉星球上。

但在确定火星甲烷来源前,科学家必须先解决一个一直困扰他们的问题:为什么有些仪器可以检测到甲烷气体,有些却不能?NASA好奇号火星车多次在盖尔撞击坑表面上方探测到甲烷。但当ESA的火星微量气体任务卫星(ExoMars Trace Gas Orbiter)于2016年进入火星轨道时,科学家原本满心期待这颗卫星报告火星甲烷虽然少量但无处不在,回应结果却是一点甲烷都没找到。

难道这两台仪器其中一方出问题吗?火星微量气体任务卫星和好奇号的TLS(Tunable Laser Spectrometer)仪器都是尖端科学仪器,发射前皆经过严苛测试以确保它们能应对地外环境,TLS仪器甚至被用于侦测国际空间站火灾及太空服内的氧气含量,因此科学家对两者天差地远的探测结果感到百思不得其解。

没有谁探测失误

除非好奇号和火星微量气体任务卫星都是对的。加拿大约克大学行星科学家John Moores团队对此提出假设,甲烷测量值差异或许与一天内的时间变化有关。TLS仪器通常在夜间进行探测(此时其他仪器多数在休息),由于火星大气在夜晚相对平静,因此从地面渗出的甲烷可能在好奇号附近地表积聚。

至于火星微量气体任务卫星上的光谱仪,必须通过分析光线穿过火星大气层时的光谱特征来寻找甲烷,因此只能在白天阳光照射充足的区域工作,然而白天大气垂直混合可能会分散甲烷颗粒,将它们稀释到无法检测的程度。

为了验证这种时间差理论,团队指示好奇号全天探测甲烷,果然发现夜间的甲烷读数与好奇号一直以来检测到的数值非常接近,但白天几乎无法检测到大量甲烷,证实团队的假设。

虽然这项研究只是稍微解开一道锁,按理说甲烷释放置大气后,应至少累计300年才会被阳光中的辐射降解,也就是说目前火星大气内的甲烷应累计到足以被火星微量气体任务卫星探测的量,数据却未如此反应,说明大气中还有一个未知过程或物质正在迅速破坏甲烷。

新论文发布在《天文与天体物理学报》(Astronomy & Astrophysics)。

(首图来源:NASA)

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