2 台火星尖端儀器探測結果大相逕庭?解開火星甲烷若隱若現之謎

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 03 日 9:51 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


火星上的甲烷非常神秘,好奇號火星車能探測到它們,但預期應該也能偵測到甲烷無處不在的衛星卻一無所獲,究竟這些甲烷消失去哪兒?天文學家現在可能找到答案了,原因與一天的探測時間差有關。

在地球上,甲烷除了來自沼澤、有機廢物分解、化石燃料燃燒等非生物過程,也會經由動物胃消化、牛隻打嗝等生物過程產生,雖然火星沒有牛或羊隻,但發現甲烷可能代表火星曾經、正有微生物存在這顆荒涼星球上。

但在確定火星甲烷來源前,科學家必須先解決一個一直困擾他們的問題:為什麼有些儀器可以檢測到甲烷氣體,有些卻不能?NASA 好奇號火星車多次在蓋爾撞擊坑表面上方探測到甲烷。但當 ESA 的火星微量氣體任務衛星(ExoMars Trace Gas Orbiter)於 2016 年進入火星軌道時,科學家原本滿心期待這顆衛星報告火星甲烷雖然少量但無處不在,回報結果卻是一點甲烷都沒找到。

難道這兩台儀器其中一方出問題嗎?火星微量氣體任務衛星和好奇號的 TLS(Tunable Laser Spectrometer)儀器都是尖端科學儀器,發射前皆經過嚴苛測試以確保它們能應付地外環境,TLS 儀器甚至被用於偵測國際太空站火災及太空服內的氧氣含量,因此科學家對兩者天差地遠的探測結果感到百思不得其解。

沒有誰探測失誤

除非好奇號和火星微量氣體任務衛星都是對的。加拿大約克大學行星科學家 John Moores 團隊對此提出假設,甲烷測量值差異或許與一天內的時間變化有關。TLS 儀器通常在夜間進行探測(此時其他儀器多數在休息),由於火星大氣在夜晚相對平靜,因此從地面滲出的甲烷可能在好奇號附近地表積聚。

至於火星微量氣體任務衛星上的光譜儀,必須透過分析光線穿過火星大氣層時的光譜特徵來尋找甲烷,因此只能在白天陽光照射充足的區域工作,然而白天大氣垂直混合可能會分散甲烷顆粒,將它們稀釋到無法檢測的程度。

為了驗證這種時間差理論,團隊指示好奇號全天探測甲烷,果然發現夜間的甲烷讀數與好奇號一直以​​來檢測到的數值非常接近,但白天幾乎無法檢測到大量甲烷,證實團隊的假設。

雖然這項研究只是稍微解開一道鎖,照理說甲烷釋放至大氣後,應至少累積 300 年才會被陽光中的輻射降解,也就是說目前火星大氣內的甲烷應累積到足以被火星微量氣體任務衛星探測的量,數據卻未如此反應,說明大氣中還有一個未知過程或物質正在迅速破壞甲烷。

新論文發表在《天文與天體物理學報》(Astronomy & Astrophysics)。

(首圖來源:NASA