Загадкові зміни концентрації метану в атмосфері Марса вимагають нових пояснень.
Атмосфера Марса на 95,3% складається з вуглекислого газу (СО2), але в ній присутні й інші елементи, наприклад, азот і аргон. Крім того, на планеті є метан.
Марсіанському метану приділяють особливу увагу, тому що його присутність може вказувати на існування живих організмів. На Землі велика частина метану виробляється мікробами, в тому числі тими, які живуть в травному тракті у деяких тварин, наприклад, корів (саме тому один з істотних факторів збільшення концентрації метану в атмосфері Землі - це тваринництво).
Втім, таємничу марсіанську яловичину тут підозрювати не доводиться - треба пам'ятати, що через дуже слабке магнітне поле сонячний вітер «здуває» атмосферу Марса зі швидкістю близько 100-500 тонн на день, залежно від сонячної активності і відстані до Сонця. Тим не менш, походження метану на червоній планеті цікаве саме по собі.
Знаменитий ровер NASA Curiosity, який «примарсився» в 2012 році, вже зібрав 30 проб нічного марсіанського повітря. Ровер обладнаний інструментом для вимірювання вмісту метану: це невелика порожнина з дзеркальними стінками, всередині якої встановлені лазер і детектор (див. ілюстрації). Поглинання лазерного світла на довжинах хвиль, що відповідають метану, дозволяє визначити концентрацію його в атмосфері планети. Фоновий вміст метану на Марсі становить близько 0,4 мільярдних часток, тоді як фонова концентрація метану на Землі зараз дорівнює приблизно 1800 мільярдних часток.
Велика частина земного метану з'явилася в результаті життєдіяльності мікробів. Теоретично на Марсі могли б жити аналогічні мікроби - якщо не зараз, то в далекому минулому, і залишити скупчення газу в надрах планети. Але метан міг з'явитися і в ході зовсім інших процесів, які не мають нічого спільного з живими організмами. Наприклад, це могли бути гідротермальні реакції породи, багатої на олівін (магнезіально-залізистий силікат складу (Mg, Fe) 2 [SiO4], який часто зустрічається в магматичних породах, астероїдах, метеоритах і космічному пилу) або опромінення вуглець-містять метеороїдів і космічного пилу ультрафіолетом.
Втім, крім питання, звідки він взявся, є й інші загадки, пов'язані з марсіанським метаном. Виявилося, що його концентрація періодично змінюється, досягаючи регулярних максимумів близько 0,7 мільярдних часток, які припадають на кінець північного марсіанського літа (ровер Curiosity знаходиться в північній півкулі планети). Причина цих коливань поки залишається загадкою, але у дослідників є кілька ідей щодо того, звідки ж береться метан на Марсі, і чому його зміст змінюється з часом року.
В принципі сезонні коливання метану в атмосфері - очікуване явище. По-перше, під час південної зими частина вуглекислого газу намерзає на величезну полюсну шапку, за рахунок чого змінюється загальний склад атмосфери, і пропорція метану, який не замерзає, збільшується. До кінця північного літа повітря, багате на метан, піднімається до того місця, де розташоване Curiosity. Іншим джерелом сезонних коливань можуть бути пилові бурі і зміна рівня ультрафіолетового випромінювання.
Але обидва ці механізми не можуть пояснити досить великий розкид значень, тому швидше за все на концентрацію метану впливають і інші процеси, які залежать від часів року на планеті. Наприклад, газ може випаровуватися через пори нагрітої сонцем породи або навіть мати відношення до живих організмів, які теоретично могли б жити на Марсі, і чия життєдіяльність тоді повинна була б залежати від часів року.
Але на цьому загадки, пов'язані з метаном в атмосфері Марса, не закінчуються. Час від часу концентрація метану різко підскакує на порядок або два вище фонового значення. У 2009 році за допомогою телескопа на Гаваях вдалося побачити стрибок до 45 мільярдних часток, а Curiosity зафіксував кілька стрибків до 7 мільярдних часток.
Можливо, це раптовий вихід метану з глибокого підземного джерела, а можливо - результат граду з дрібних метеоритів, коли Марс проходить крізь орбіту комети і чіпляє космічний пил і сміття, багаті вуглецем. Такий пил повинен випаровуватися в атмосфері Марса на висоті декількох десятків кілометрів, де більш сильне ультрафіолетове світло має збільшити швидкість і ефективність реакції, що утворює метан, порівняно з поверхнею планети.
Всі стрибки концентрації метану в атмосфері Марса, які нам вдалося спостерігати за останні 20 років, відбулися протягом двох тижнів після реєстрації метеоритних дощів на планеті. Проте, це може бути просто збігом. Для порівняння кількість речовини, принесеної на планету під час метеоритного дощу в 2014 році, коли Марс мало не зіткнувся з кометою C/2013 A1 (Макнота), склала близько 16 тонн, тоді як щодня на планету падає близько 3 тонн космічного пилу. Щоб пояснити відповідний пік концентрації метану, кількість речовини має бути на кілька тисяч тонн більшою.
На щастя, гіпотезу, пов'язану з метеоритним дощем, скоро можна буде перевірити. 24 січня комета С/2007 Н2 пройде дуже близько від Марса, близько десятої частини відстані між Землею і Місяцем. Гавайський телескоп, а так само космічний апарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutceN - «Еволюція атмосфери і летючих речовин на Марсі») і Curiosity будуть спостерігати за зміною концентрації метану в марсовій атмосфері.
Хто знає, які ще сюрпризи готує наш червоний сусід і його атмосфера, поки її зовсім не здуло!