一个火星，两种探测结果，火星上是否存在甲烷气体？

这张照片由美国宇航局好奇号火星探测器拍摄，图中是火星盖尔陨石坑的维拉鲁宾脊。(图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工学院/MSSS)

火星甲烷之谜即将浮出水面。

自从2012年在红色星球的盖尔陨石坑内着陆以来，美国宇航局的“好奇号”探测器已经多次探测到甲烷——从基础含量低于0.5/十亿分之一(ppb)不明原因地激增到20ppb。

这些由“好奇号”在火星(SAM)化学实验室的样品分析中的可调激光光谱仪(TLS)仪器所测量的结果引发了天体生物学家浓厚的兴趣，因为甲烷是一种象征生命迹象的气体。毕竟，地球空气中的绝大多数甲烷都是微生物产生的。

火星上的寻找生命之旅：照片时间轴

可是，这种气体也可以通过非生物的方式产生——例如，通过热水与某些类型的岩石的相互作用—— 因此，科学家们仍然不确定火星上的甲烷的来源。在他们对TLS数据的解释中，还有一个额外的复杂性。并且在他们对TLS数据的解释中也存在着额外的复杂性。

复杂之处在于欧洲航天局的微量气体轨道器(TGO（欧洲-俄罗斯系外火星探测计划的一部分）)没有探测到大气中不断增多的甲烷。正如它的名字所示，TGO的设计是为了探测低丰度气体，其中主要是甲烷。

“当微量气体轨道飞行器在2016年出现时，我十分期待轨道飞行器团队会报告说，火星上到处都有少量的甲烷，”在南加州的美国宇航局喷气推进实验室工作的TLS的首席科学家克里斯·韦伯斯特在一份声明中说到。“但当欧洲团队宣布没有测量到到甲烷时，我完全惊呆了。”

2019年，由好奇号团队成员——多伦多约克大学行星科学家约翰·E·摩尔领导的研究人员提出了一个可能的解释。

由于TLS是一种耗电的仪器，“好奇号”在夜间探测器的大多数其他设备都处于休眠状态时探测甲烷。. 但是TGO需要阳光来探测甲烷，因此它会在白天进行嗅探。摩尔和他的同事在2019年的研究中指出，也许这种差异是关键变量：也许甲烷在晚上从盖尔陨石坑的地面渗出，达到“好奇号”能探测到的水平，但在白天被大气混合稀释，以至于TGO无法探测到。

好奇号小组想要检验这一猜想，于是在去年的一天里，他们第一次用TLS进行了高精度的日间测量。研究人员将这些观察结果和夜间读数比较，发现摩尔斯的猜想是正确的。“约翰预测甲烷在白天会下降到零，而我们的两次日间测量也证实了，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的首席研究员保罗·马哈菲在同一份声明中说。”所以这是得到这种巨大差异的一个缘由。”

马哈菲和他的团队，包括摩尔斯，在一项新的研究中报告了他们的结果，该研究本周发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

当然，还有更多的火星甲烷谜团亟待揭晓。首先就是起源的问题。 似乎有些东西可能正在比科学家所预测的更快地消灭火星大气层中的甲烷。（平均而言，太阳辐射可以每三百年使火星大气中的一个甲烷分子分裂。）

研究人员表明，如果甲烷从火星整个地表渗出，而不仅仅是从盖尔陨石坑，即使经由大气的稀释，气体仍会积累到TGO能探测到的水平。韦伯斯特说：“我们需要确定是否有一种比正常情况更快的破坏机制，以便解释来自探测器和轨道飞行器的数据差异。”

相关知识

火星（拉丁语：Mars；天文符号：♂），古称荧惑，是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星的第二小的行星，为太阳系里四颗类地行星之一。西方称火星为玛尔斯，是罗马神话中的战神，所以在英语中，火星是罗马战神的意思，通常被称为“红色星球”；古汉语中则因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动让人无法捉摸而称之为荧惑。火星是太阳系的八大行星中第二小的行星，其质量、体积仅比水星略大。火星的直径约为地球的一半，自转轴倾角、自转周期则与地球相当，但绕太阳公转周期是接近地球的两倍[3]。在地球上，火星肉眼可见，亮度可达-2.91，只比金星、月球和太阳暗，但在大部分时间里比木星暗。火星距离地球最近在5400万公里（最远达4亿公里，探测器需飞行约7个月抵达火星）。

BY: Mike Wall

FY: Astronomical volunteer team

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