本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
稀薄的火星大气层是一个难以对付的家伙。对于进入的航天器来说,它构成了到达地表的一道屏障,必须小心地进行处理。但它的密度也不足以提供我们在地球上可以利用的自然阻力,从而将自己轻轻地用降落伞或滑翔机送至地面。季节性变化也很强烈。例如,在北半球夏季,极地固体冻结的二氧化碳会升华为气体,涌入大气层,使典型的地表压力惊人地上升25%。
但在过去二十年里,对于科学来说,火星大气层中最大的活动一直是“捕获甲烷”——这种化合物可能是存在生命(现在或火星过去)的信号。
例如,2009年,似乎在来自地球的远程望远镜光谱数据(于2003年和2005年获取)中发现了大气甲烷季节性增强的证据——这与火星上的特定区域相关联。这一证据与2004年的早期工作相符,其中包括来自欧空局火星快车任务的轨道光谱数据。但这些结果有些争议,使用了要求极高的天文观测,并对仅为十亿分之几体积的甲烷浓度进行了数据分析(尽管表明甲烷总爆发量与地球上来自海洋来源的甲烷渗漏相当)。甲烷似乎时有时无的事实很有趣,但也令人困惑,因为它被认为这种气体可能会飘荡两个世纪或更长时间——这意味着来自行星表面的积极补充,以及大气的快速清除。
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在2013年至2017年间,美国宇航局的好奇号探测器似乎为季节性甲烷爆发提供了新的支持——探测到诸如浓度从背景水平上升2个月的事件。但这一明显的探测也与探测器在12个月前所看到的相矛盾,当时它们未能检测到任何明显的甲烷。
现在,在2019年,我们有了一些新的独立测量结果。这一次的数据来自欧空局-俄罗斯航天局火星微量气体轨道器 (TGO) 任务——使用太阳掩星技术来测量火星大气吸收的太阳光波长。结果强烈排除了不同纬度存在任何甲烷的可能性——将浓度限制推到了比之前声称的甲烷变化或背景低10到100倍。
那么,这意味着什么?如果真的有来自某些未知地表来源的甲烷爆发或稳定供应,那么甲烷必须在它能够混合并全球扩散之前从大气中迅速清除或隔离。事实上,甲烷必须以比我们在火星环境中知道的任何化学或物理过程快大约 1,000 倍的速度被清除,否则 TGO 仪器就会发现它。
目前,这个谜题仍然没有解开。当 TGO 进行测量时,好奇号探测器正在积累更多数据,这些数据似乎显示——除了气体的一些尖峰外——“背景”甲烷浓度的季节性变化,其水平为十亿分之几。但 TGO 似乎排除了这些适度的水平,感应到的最低水平约为十亿分之0.05。由于探测器正在地表上方约一米处嗅探大气,而 TGO 正在约五公里的高度探测,这表明可能正在发生的事情是在这些高度之间发生的。
同样,我们有可能在数据中犯了可怕的错误,或者火星环境可能有一些我们完全不了解的新把戏。