Atmosférický metan v atmosféře Marsu vykazuje záhadné sezónní změny

Od pastvin až po bažiny jsou emise metanu na Zemi produktem života. A jaký je původ tohoto plynu na sterilním Marsu? Jeho občas letmo zaznamenané stopy vedly k debatám, zda je tento plyn biologického či nebiologického původu. Koncem minulého roku na konferenci Americké geofyzikální unie (American Geophysical Union, AGU), která se uskutečnila v New Orleans, Louisiana, vědci NASA informovali o nových poznatcích: o sezónních cyklech ve výskytu metanu v atmosféře Marsu, které pravidelně dosahují maxima koncem léta na severní polokouli.

„Tato skutečnost, která je tak překvapující, dosahuje velkých variací,“ říká Chris Webster z Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie, který je vedoucím pracovníkem pro detektor metanu na pojízdné vědecké laboratoři Curiosity, vyslané na Mars organizací NASA. Od přistání na Marsu v roce 2012 měl rover Curiosity 30× příležitost nasát za marťanské noci řídký studený vzduch do detektorů. V malé komoře pojízdné laboratoře prosvítil tento vzorek vzduchu laserem a provedl měření absorpce na specifických vlnových délkách, které signalizují přítomnost metanu. Na setkání Americké geofyzikální unie informoval Chris Webster, že se však jednalo o velmi nízkou úroveň přítomného plynného metanu: 0,4 ppb (parts per billion, tj. 0,4 molekuly metanu na miliardu molekul vzduchu), zatímco na Zemi se hodnoty pohybují kolem 1 800 ppb.

Odkud tento „zápach“ pochází, je zatím velkou záhadou. Mikroorganismy (včetně těch, které žijí v útrobách krav a ovcí) jsou zodpovědné za většinu pozemského metanu a na Marsu by mohl rovněž pocházet z mikroorganismů – buď ze současných mikrobů nebo z prastarých pozůstatků, jestliže uvolněný metan byl dosud uložen pod povrchem. Ale metan může také být vytvořen způsoby, které nemají nic společného s biologií. Může rovněž vznikat hydrotermálními reakcemi s horninami bohatými na olivín, které se nacházejí pod povrchem planety. Stejně tak může tyto reakce podporovat ultrafialové záření bombardující na uhlík bohaté asteroidy a prach, který „prší“ na povrch Marsu z kosmického prostoru.

Nyní přistoupily k záhadě výskytu metanu ještě sezónní změny jeho množství detekované pojízdnou laboratoří Curiosity, které kolísalo mezi 0,3 ppb až 0,7 ppb v průběhu více než dvou marťanských roků. „Některé sezónní změny jsou očekávány v souvislosti s atmosférou, která obsahuje především plynný oxid uhličitý,“ říká François Forget, který modeloval klima na Marsu v Laboratory of Dynamical Meteorology v Paříži. V období zimy na jižní polokouli část oxidu uhličitého vymrzá na povrch jižní polární čepičky, čímž se atmosféra stává celkově řidší. „To zvyšuje koncentraci zbytkového metanu, který nevymrzá a putuje na severní polokouli, kde panuje léto a kde tak dochází ke zvýšení koncentrace metanu v atmosféře při jeho proudění na sever do oblasti, kde provádí výzkum rover Curiosity,“ dodává François Forget. Sezónní změny v důsledku písečných bouří a proměnlivá úroveň ultrafialového záření mohou mít také vliv na množství metanu, pokud je jeho hlavním zdrojem meziplanetární prach.

Avšak Chris Webster na konferenci dodal, že sezónní variace jsou asi třikrát větší, než je možné očekávat při uvedených mechanismech. Možná že metan – a jakýkoliv jeho zdroj – je pohlcován a následně uvolňován přes průduchy v povrchové kůře v množství, které je závislé na teplotě, vysvětluje Chris Webster. Další vysvětlení je, že se jedná o biologickou aktivitu. „Domníváme se, že život by mohl vykazovat sezónní variace,“ říká Mike Mumma, planetolog z Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.

Sezónní odchylky jsou záhadou v ještě větší záhadě: občasné vzestupy množství metanu dosahují o jeden až dva řády více, než je hodnota pozadí. Mike Mumma se svými spolupracovníky informoval o jednom z největších naměřených maxim v roce 2009, kdy bylo v atmosféře Marsu detekováno 45 ppb metanu při pozorování dalekohledem na Havaji. Rover Curiosity rovněž několikrát detekoval navýšení obsahu metanu, zhruba kolem 7 ppb. Pro tato měření Chris Webster upřednostňuje myšlenku náhlého uvolnění z hlubokých podpovrchových zdrojů.

Nové světlo by do této problematiky mohla vnést evropská sonda TGO (Trace Gas Orbiter) vypuštěná v rámci mise ExoMars 2016. Sonda se v dohledné době „usadí“ na definitivní oběžné dráze a na jaře letošního roku zahájí vědecká pozorování: mimo jiné bude měřit rozložení metanu napříč atmosférou rudé planety a nejen v jedné oblasti, jak to činí Curiosity. Atmosférický prach pravděpodobně zabrání sondě dosáhnout původně plánované citlivosti několik desítek ppt (parts per trillion, tj. několik desítek molekul v biliardě molekul ovzduší), dodává Geronimo Villanueva, člen vědeckého týmu z Goddard Space Flight Center. Avšak předpokládá, že TGO se přiblíží citlivosti aparatury na Curiosity a jeho schopnosti pátrat po zdrojích metanu v delším časovém období.

Zdroj: http://www.sciencemag.org/news/2018/01/mars-atmospheric-methane-sign-life-earth-changes-mysteriously-seasons a https://en.wikipedia.org/wiki/Parts-per_notation

autor: František Martinek