Digər qazlar Mars metan sirrini izah etməyə kömək edə bilərmi?

Qırmızı Marsın ətrafında fırlanan geniş panelli və çanaq antenalı qutulu peyk.

Rəssamın 2016-cı ildən Marsın ətrafında fırlanan Avropa-Rusiya Birgə İz Qaz Orbiterinin (TGO) təsviri. Şəkil ESA/ ATG medialab/Space.com.


EarthSky-nin illik izdiham maliyyələşdirmə kampaniyası davam edir. 2020 -ci ildə, daxil olan bütün gəlirlərin 8.5% -ni No Kids Hungry -ə bağışlayırıq. Daha çox məlumat əldə etmək və bağışlamaq üçün tıklayın.

Mars atmosferindəki metan, Mars süxurlarında gedən proseslərdən qaynaqlanan geoloji mənşəlidirmi? Yoxsa a ola bilərhəyat əlaməti? Mars metanını Yerdəki teleskoplar, orbitə çıxan kosmik gəmilər və həttaMaraqlı gəzənMarsda. Bu arada, Avropa Kosmik Agentliyinin (ESA) alimləri, Trace Gas Orbiter (TGO) - hissəsinin bir hissəsiExoMarsmissiya - xüsusi olaraq metanı ölçmək üçün hazırlanmışdır. Orbiter 2016 -cı ildən Marsı dövr edir, lakin indiyə qədər metan yoxdur. İndi elm adamları bunun bir cavabı olduğunu düşünürlər.


Yeni tapıntılar İngiltərə və Rusiyadakı elm adamlarından gəlir. EGO, TGO -nun Marsda metan aşkar etməməsinin səbəbini izah etməyə kömək edə bilərxəbər verib. Cavab atmosferdəki digər iki qazla əlaqədardır, karbon qazı (CO2) və ozon (O3).

Tədqiqatçılar iki yeni əsər nəşr etdilərnəzərdən keçirilmişsənədlər 27 İyul 2020 tarixindəAstronomiya və Astrofizika. Biri ilə məşğul olurkarbon qazıaşkarlanması və digəri iləozon.

TGO hələ də birbaşa metan aşkar etməsə də, bunun səbəbini izah edə biləcək başqa bir maraqlı kəşf etdi. Metanın görünməsi gözlənilən bölgələrdə həm karbon qazı, həm də ozon aşkar etdi. Hər iki qaz uzun müddətdir məlumdur və Marsın atmosferi əsasən karbon qazıdır, bəs niyə bu təəccüblüdür?

Ağ fonda sıx ziq-zaq rəngli imza xətləri və mətn şərhləri olan iki qrafik.

Trace Gas Orbiter (TGO) üzərindəki ACS aləti tərəfindən aşkar edildiyi kimi, Marsda karbon qazı (solda) və ozonun (sağda) spektral imzaları. Şəkil Olsen və digərləri vasitəsilə./BU.




Kevin Olsenİngiltərədəki araşdırmaya rəhbərlik edən Oksford Universitetindən birbəyanat:

Bu xüsusiyyətlər həm təəccübləndirir, həm də təəccübləndirir.

Metanın ən güclü əlamətlərini görməyi gözlədiyimiz dəqiq dalğa uzunluğu aralığının üstündə yatırlar. Bu kəşfdən əvvəl CO2 xüsusiyyəti tamamilə bilinməmişdi və infraqırmızı dalğa uzunluğunun bu hissəsində Marsda ilk dəfə ozon aşkar edilmişdir.

TGO, Mars atmosferini tam bir Mars ilini öyrəndikdən sonra Atmosferik Kimya Suite -dən istifadə edərək müşahidə etdi.ACS). ACS son dərəcə həssasdır və alimlərə bu qazların işığa necə təsir etdiyini göstərə bilər. Tədqiqatçılar idiyoxhissəsində ozon görməyi gözləyirinfraqırmızımetanın görünəcəyi gözlənilən dalğa uzunluğu aralığı. Əvvəlki müşahidələr, ozon imzasının görülməsinə əsaslanırdıultrabənövşəyi, yalnız yüksək hündürlüklərdə (səthdən 20 km yuxarıda) ölçməyə imkan verən bir texnika. ACS, ozonun xəritəsini aşağı hündürlüklərdə də göstərə bilər. Ozon kağızından:


Çarpaz dispersiyası olan Atmospheric Chemistry Suite Mid-InfaRed (MIR) kanalını istifadə edərək orta infraqırmızı diapazonda Mars ozonunun (O3) spektral xüsusiyyətlərinin ilk müşahidəsini təqdim edirik.spektrometrGünəş okkultasiya rejimində işləyən, Marsa uzaqdan zondlama missiyasının ən yaxşı spektral həlli ilə.

Bunları eyni anda həll etmək bacarığınövlərMars atmosferində metan bolluğunu ölçmək üçün indiki və keçmiş cəhdlərə təsir göstərir.

Bu bölgədə və zaman kəsiyində, şimal payız bərabərliyinə uyğun olaraq, 30 km-dən aşağı yüksəkliklərdə orta infraqırmızıda əhəmiyyətli miqdarda ozon müşahidə edə bildik.

Orta infraqırmızı diapazonda 30 km-dən aşağı olan ozonun absorbsiyası atmosfer metanını axtarmağa əhəmiyyətli təsir göstərir. Mars atmosferində keçmiş metan müşahidələri (Formisano et al. 2004; Krasnopolsky et al. 2004; Mumma et al. 2009; Webster et al. 2015) ExoMars TGO missiyasının inkişafının hərəkətverici səbəbi idi. CH4 Mars atmosferində (bir neçə yüz il) nisbətən qısa ömrü olmalıdır, yəni mövcud müşahidələr aktiv bir qaynağa ehtiyac duyur (Lefèvre & Forget 2009). TGO missiyasının əsas məqsədi, CH4 -ün Mars atmosferində olub olmadığını və onun məkan və zamansal dəyişkənliyinin nə olduğunu dəqiq müəyyən etmək və mümkün mənbələri lokallaşdırmaqdır. TGO -dan alınan ilk nəticələr 50 pptv (Korablev et al. 2019) sifarişinin üst həddini bildirdi və ACS MIR müşahidələri bir MY -dən sonra metan aşkar etməməyə davam etdiyi üçün bu hekayə maraqlı olmağa davam edir. Yerində, O3 -ün nadir və əvvəllər aşkar edilməmiş imzalarını və yeni bir CO2 maqnit dipol bandını tapdıq (Trokhimovskiy et al. 2020).


Zig-zag rəngli imza xətləri və ağ fonda mətn şərhləri olan iki qrafik.

Trace Gas Orbiter (TGO) üzərindəki ACS aləti tərəfindən təsbit edildiyi kimi, gözlənilməz karbon qazının imzasını - molekulun maqnit dipol udma bandını vurğulayan başqa bir qrafik. Şəkil Trokhimovskiy və digərləri vasitəsilə./BU.

ACS, metan görməyi gözlədikləri infraqırmızı dalğa uzunluğunda karbon qazını da gördü və bu da gözlənilməz oldu.Aleksandr TroximovskiRus Elmlər Akademiyasının Kosmos Tədqiqatları İnstitutunun Moskvadakı tədqiqatına rəhbərlik edən alim dedi:

Metan üçün ovladığımız gözlənilməz bir CO2 imzasının kəşf edilməsi əhəmiyyətlidir. Bu imzanın daha əvvəl hesablanması mümkün deyildi və buna görə də Marsda az miqdarda metan aşkarlanmasında rol oynaya bilər.

Kimiqeyd etdiMeghan Bartels üçün yazdığı məqalədəSpace.comBu iki qazın metanın gözlənildiyi yerdəki tək hizalanması, onların TGO tərəfindən metanın aşkarlanmasına müdaxilə etdiyini göstərir. Ozon kağızından:

Ozonun 3000-3060 sm -1 -də müşahidə olunan spektral imzası, metan (CH4) v3 vibrasiya -fırlanma diapazonunun spektral diapazonu ilə birbaşa üst -üstə düşür və eyni bölgədə yeni kəşf edilmiş CO2 bandı ilə birlikdə ölçülərə müdaxilə edə bilər. metan bolluğundan.

Qara fonda ağ mətn şərhləri ilə bir -birinin yanında Yer kürəsi və Mars qlobuslarının üstünə qoyulmuş pasta cədvəlləri.

Mars və Yer atmosferlərinin müqayisəsi. Şəkil vasitəsiləBU.

Qara fonda mətn şərhləri olan Marsın qrafik təsviri.

1999 -cu ildən 2018 -ci ilə qədər Marsda əsas metan ölçmələrinin tarixiBU.

Bu tapıntılar digər missiyaların tapıntıları ilə birbaşa ziddiyyət təşkil etmir, çünki müşahidələr əsasən metan tapanlardan fərqli vaxtlarda aparıldı və TGO əvvəllər göründüyü kimi daha böyük tüyləri deyil, çox az miqdarda metan çıxarmaq üçün hazırlanmışdır. bu tüylər Yerdəki metan tüylərinə nisbətən çox kiçikdir). Olsen dedi:

Əslində, ölçmələri digər missiyalarla əlaqələndirmək üzərində fəal işləyirik. Əvvəlki iddiaları mübahisə etmək əvəzinə, bu tapıntı bütün komandalar üçün daha yaxından baxmaq üçün bir motivasiyadır; nə qədər çox bilsək, Mars atmosferini bir o qədər dərindən və dəqiq araşdıra bilərik.

Tədqiqatçılar əvvəllər Yerdən gələn müşahidələrin,Mars Ekspres(Planet Fourier Spektrometrindən və yaPFS) və ya maraq (Ayarlanabilir Lazer Spektrometrindən istifadə etməklə və yaTLS), bəzi metan ölçüləri üçün karbondioksidi və/və ya ozonu səhv sala bilərdi, amma bunun mümkün olmadığı düşünülür. Ozon kağızından:

Yalnız CO2 və O3, hər iki komandanın etdikləri məlumatları hesaba çəkə bilməz. PFS vəziyyətində, əvvəllər bilinməyən CO2 xüsusiyyətləri bütün müşahidələrə eyni dərəcədə təsir edərdi, çünki CO2 həmişə mövcuddur və yaxşı qarışdırılır. PFS komandası bunun əvəzinə yalnız az sayda müşahidədə CH4 təyin etdi (Formisano və digərləri 2004; Giuranna və digərləri 2019). Bundan əlavə, müşahidələrimizdə iki və üç dəfə çox olan O3 ilə spektrləri hesabladıq və bu son müəlliflər tərəfindən müşahidə olunan CH4 -ün (15 ppbv) böyüklüyü O3 ilə asanlıqla səhv etmək üçün çox böyükdür.

Səthdə və əsasən O3 bolluğunun ən çox olduğu gecə CH4 ölçmələrini aparan TLS vəziyyətində, müşahidə olunan böyük miqdarda CH4 miqdarının (9 ppbv -ə qədər) O3 ilə nəticələnməsi ehtimalı azdır. ikincisi, həm ozon, həm də metan eyni zənginləşdirməni davam etdirməli olduğu üçün zənginləşdirilmiş rejimdə metanın fon səviyyəsinin ölçülməsinə müdaxilə edə bilər.

Yer əsaslı müşahidələr üçün, Mars üçün qarışdırma nisbətləri alınmadan əvvəl Yer atmosferindən güclü O3 udma xüsusiyyətləri çıxarılmalıdır (Krasnopolsky 2012; Mumma et al. 2009); O3 hesablanmalıdır, baxmayaraq ki, bu addım əldə etməyi çətinləşdirir (Zahnle et al. 2011). Nəhayət, əvvəlki bütün müşahidələrdə, CH4 -ün sürətli təkamülü və yox olması hələ də izah edilmir, baxmayaraq ki, ozon kimyası çox sürətlidir və ömrü günlərlə tənzimlənir.

Qayalı səth və yeraltı səthinin oxlar və mətn şərhləri ilə təsviri.

Elm adamlarının metanın Marsda yaradıla və məhv edilə biləcəyini düşündükləri mümkün üsullar. Şəkil vasitəsiləBU.

Nəticələr elm adamlarına metanı daha yaxşı izləməyə kömək edəcək, həm də ümumilikdə Mars atmosferi haqqında daha çox məlumat əldə edəcək. Alexander dedi:

Bu tapıntılar planet qonşumuz haqqında daha dolğun bir anlayış yaratmağımıza imkan verir.

Ozon və CO2 Mars atmosferində vacibdir. Bu qazların düzgün hesablanmaması nəticəsində gördüyümüz hadisələri və ya xassələri yanlış xarakterizə etmək riskini yaşayırıq.

Bu iki araşdırma birlikdə Marsın əsl xüsusiyyətlərini ortaya çıxarmaq üçün əhəmiyyətli bir addım atır: yeni bir dəqiqlik və anlayış səviyyəsinə doğru.

TGO -nun əsas vəzifəsi, həm geoloji, həm də bioloji proseslərdən qaynaqlanan iz qazlarını aşkar etməkdir. ExoMars missiyası ümumilikdə Avropa ilə Rusiya arasındakı birgə səydir. TGO Project Scientist görəHekayə Svedhem:

Bu tapıntılar, ExoMars -ın bir hissəsi olaraq Avropa və Rusiya elm adamları arasında olduqca müvəffəqiyyətli və davam edən əməkdaşlığın birbaşa nəticəsidir.

Gələcək spektral müşahidələr üçün yeni standartlar təyin edirlər və Marsın kəşfiyyatında əsas sual olaraq qalan metanın harada və nə vaxt tapıla biləcəyi də daxil olmaqla Marsın atmosfer xüsusiyyətlərinin daha dolğun bir şəklini çəkməyimizə kömək edəcəklər.

Əlavə olaraq, bu tapıntılar bu günə qədər topladığımız bütün müvafiq məlumatların hərtərəfli təhlil edilməsini tələb edəcək - və bu şəkildə yeni kəşfin perspektivi, həmişə olduğu kimi, çox həyəcanlıdır. ExoMars Trace Gas Orbiter tərəfindən ortaya çıxan hər bir məlumat Mars haqqında daha dəqiq bir anlayışa doğru irəliləyiş göstərir və bizi planetin sirlərini açmağa bir addım daha yaxınlaşdırır.

Gözlükləri və arxasında şaquli pərdələri olan gülümsəyən adam.

İngiltərədəki Oksford Universitetindən Marsda ozon tədqiqatına rəhbərlik edən Kevin Olsen. Şəkil vasitəsiləOksford Universiteti.

Mars metanının mənşəyini hələ də bilmirik, amma Avropadakı və Rusiyadakı digər qazların atmosferdəki digər tədqiqatları, imkanları daraltmağa və daraltmağa kömək edəcək.

Aşağı xətt: ESA -nın TGO orbiti gözlənilmədən Marsın atmosferində metanın olması lazım olan atmosferdə karbon qazı və ozon aşkar etdi.

Mənbə: ExoMars Trace Gas Orbiter ACS aləti ilə Mars atmosferində 3.3 um -da maqnit dipol CO2 absorbsiya bandının ilk müşahidəsi

Mənbə: Marsda orta infraqırmızıda ozonun ilk aşkarlanması: metan aşkarlanmasının nəticələri

ESA vasitəsilə