科学家解析火星甲烷之谜

好奇号探测器自2012年登陆火星以来，一直在追踪大气中的甲烷含量。资料来源:美国航天局

一位行星科学家正在接近解决火星上甲烷的秘密。

新的计算结果有助于解释为什么美国宇航局的好奇号探测车在夏季探测到地球北半球大气中的甲烷气体峰值。加拿大多伦多约克大学的行星科学家约翰·穆雷斯说，在火星上，随着冬天被春天取代，太阳的热量开始使土壤变暖，使得甲烷从地面渗出并进入大气层。10月24日，穆雷斯在田纳西州诺克斯维尔的一次行星科学会议上展示了这一发现。

好奇号探测器测量的甲烷数据多年来一直吸引着研究人员。2012年，探测器在赤道附近的盖尔环形山着陆。这是第一次春天在北半球发现神秘的大气甲烷峰值。今年早些时候，研究小组的科学家报告说，火星大气中的甲烷含量随着季节的变化而增加和减少，并在夏季达到北半球的峰值。

对科学家来说，在火星大气中发现甲烷非常有趣，因为这颗红色星球上的化学反应将在未来300年左右分解气体。甲烷今天仍然存在于火星上这一事实表明，地球上仍有一些物质继续将这种气体送入大气层。

研究人员推测，火星上甲烷的来源可能是地质过程，如某些类型的岩石和水之间的反应，或者更有趣的是，微生物或其他形式的生命埋藏在火星下。地球大气层中的大部分甲烷气体来自生物。

研究人员已经追踪了他们在火星上能找到的每一缕甲烷。围绕火星运行的地面望远镜和探测器偶尔会在火星周围发现气体，包括2009年报道的强烟流。好奇号探测器本应通过直接测量甲烷含量来帮助解决这个难题，但结果使问题复杂化了。

现在看来，答案可能就在火星表面之下。穆雷斯和他的同事分析了甲烷是如何通过火星土壤的裂缝渗透到地表和大气中的。研究人员的计算结果显示，火星土壤变暖可能导致甲烷气体渗透到大气中。

研究人员指出，火星上的季节非常复杂，尤其是当“好奇号”探测器离地球赤道如此之近的时候。然而，火星上甲烷含量的峰值出现在一年中最热的时候之后，这表明热量向下扩散会释放更多的气体。

穆雷斯在美国天文学会行星科学部举行的会议上说，科学家对进入大气层的甲烷气体量的估计与“好奇号”探测器在盖尔环形山附近进行的测量结果一致。尽管甲烷气体的最终来源仍是个谜，但他相信这项工作可能有助于解释这种气体的季节性波动。

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行星科学家迈克尔·芒马说，这个想法是基于之前的想法，即甲烷可能从火星上被太阳加热的悬崖表面渗出。在2009年他和他的同事报道了强烈的甲烷羽流后，他们认为在某些季节，火星土壤中的孔隙可能会在悬崖或火山口上张开，从而允许甲烷气体从地下进入大气层。

也许不久会有更多的发现。自四月以来，一个名为火星地外气体跟踪轨道器(TGO)的欧洲和俄罗斯探测器一直在火星大气中寻找甲烷和其他气体的痕迹。

在这次会议上，位于荷兰诺德魏克的欧洲航天局(欧空局)项目科学家哈坎·斯韦赫姆告诉与会者，第一批TGO探测结果将很快公布。TGO在一定的高度范围内测量地球周围的甲烷含量，远远超出了地面上好奇号探测器的测量范围。轨道飞行器可以一劳永逸地解决火星上的甲烷问题。

“将会有令人惊讶的结果。”TGO团队成员蒙马说，但他拒绝详细说明。

TGO是火星快车项目的一部分，这是欧空局和俄罗斯航天局之间的一个合作项目。该卫星于2016年3月发射，同年10月到达火星轨道。这是第一艘专门设计用于研究火星气体的宇宙飞船，火星气体占地球寒冷干燥大气的不到1%，其中包括甲烷、水蒸气和臭氧。

目前，美国宇航局2001年发射的奥德赛号和2005年发射的MRO号仍在火星轨道上运行。此外，美国在2003年发射的“机遇”号探测车和2011年发射的“好奇号”探测车也在火星表面工作。

火星是太阳系中从内向外数的第四颗行星。它属于一颗类地行星，直径约为地球直径的一半。从轴向倾斜角度来看，它有一个相似的旋转周期，一周旋转一次需要两倍的时间。它呈橙色是因为地球表面覆盖着赤铁矿(氧化铁)。火星被认为是太阳系中最有可能有外星生命的行星。(赵茜·Xi)

相关链接:https://www.nature.com/articles/d41586-018-07177-4

中国科学新闻(2018-10-29第二版国际版)