這張照片由美國(guó)宇航局好奇號(hào)火星探測(cè)器拍攝，圖中是火星蓋爾隕石坑的維拉魯賓脊。(圖片來(lái)源：NASA/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工學(xué)院/MSSS)

火星甲烷之謎即將浮出水面。

自從2012年在紅色星球的蓋爾隕石坑內(nèi)著陸以來(lái)，美國(guó)宇航局的“好奇號(hào)”探測(cè)器已經(jīng)多次探測(cè)到甲烷——從基礎(chǔ)含量低于0.5/十億分之一(ppb)不明原因地激增到20ppb。

這些由“好奇號(hào)”在火星(SAM)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的樣品分析中的可調(diào)激光光譜儀(TLS)儀器所測(cè)量的結(jié)果引發(fā)了天體生物學(xué)家濃厚的興趣，因?yàn)榧淄槭且环N象征生命跡象的氣體。畢竟，地球空氣中的絕大多數(shù)甲烷都是微生物產(chǎn)生的。

火星上的尋找生命之旅：照片時(shí)間軸

可是，這種氣體也可以通過(guò)非生物的方式產(chǎn)生——例如，通過(guò)熱水與某些類(lèi)型的巖石的相互作用—— 因此，科學(xué)家們?nèi)匀徊淮_定火星上的甲烷的來(lái)源。在他們對(duì)TLS數(shù)據(jù)的解釋中，還有一個(gè)額外的復(fù)雜性。并且在他們對(duì)TLS數(shù)據(jù)的解釋中也存在著額外的復(fù)雜性。

復(fù)雜之處在于歐洲航天局的微量氣體軌道器(TGO（歐洲-俄羅斯系外火星探測(cè)計(jì)劃的一部分）)沒(méi)有探測(cè)到大氣中不斷增多的甲烷。正如它的名字所示，TGO的設(shè)計(jì)是為了探測(cè)低豐度氣體，其中主要是甲烷。

“當(dāng)微量氣體軌道飛行器在2016年出現(xiàn)時(shí)，我十分期待軌道飛行器團(tuán)隊(duì)會(huì)報(bào)告說(shuō)，火星上到處都有少量的甲烷，”在南加州的美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作的TLS的首席科學(xué)家克里斯·韋伯斯特在一份聲明中說(shuō)到?！暗?dāng)歐洲團(tuán)隊(duì)宣布沒(méi)有測(cè)量到到甲烷時(shí)，我完全驚呆了?！?/p>

2019年，由好奇號(hào)團(tuán)隊(duì)成員——多倫多約克大學(xué)行星科學(xué)家約翰·E·摩爾領(lǐng)導(dǎo)的研究人員提出了一個(gè)可能的解釋。

由于TLS是一種耗電的儀器，“好奇號(hào)”在夜間探測(cè)器的大多數(shù)其他設(shè)備都處于休眠狀態(tài)時(shí)探測(cè)甲烷。. 但是TGO需要陽(yáng)光來(lái)探測(cè)甲烷，因此它會(huì)在白天進(jìn)行嗅探。摩爾和他的同事在2019年的研究中指出，也許這種差異是關(guān)鍵變量：也許甲烷在晚上從蓋爾隕石坑的地面滲出，達(dá)到“好奇號(hào)”能探測(cè)到的水平，但在白天被大氣混合稀釋?zhuān)灾劣赥GO無(wú)法探測(cè)到。

好奇號(hào)小組想要檢驗(yàn)這一猜想，于是在去年的一天里，他們第一次用TLS進(jìn)行了高精度的日間測(cè)量。研究人員將這些觀察結(jié)果和夜間讀數(shù)比較，發(fā)現(xiàn)摩爾斯的猜想是正確的?！凹s翰預(yù)測(cè)甲烷在白天會(huì)下降到零，而我們的兩次日間測(cè)量也證實(shí)了，”位于馬里蘭州格林貝爾特的美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的首席研究員保羅·馬哈菲在同一份聲明中說(shuō)。”所以這是得到這種巨大差異的一個(gè)緣由?！?/p>

馬哈菲和他的團(tuán)隊(duì)，包括摩爾斯，在一項(xiàng)新的研究中報(bào)告了他們的結(jié)果，該研究本周發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上。

當(dāng)然，還有更多的火星甲烷謎團(tuán)亟待揭曉。首先就是起源的問(wèn)題。 似乎有些東西可能正在比科學(xué)家所預(yù)測(cè)的更快地消滅火星大氣層中的甲烷。（平均而言，太陽(yáng)輻射可以每三百年使火星大氣中的一個(gè)甲烷分子分裂。）

研究人員表明，如果甲烷從火星整個(gè)地表滲出，而不僅僅是從蓋爾隕石坑，即使經(jīng)由大氣的稀釋?zhuān)瑲怏w仍會(huì)積累到TGO能探測(cè)到的水平。韋伯斯特說(shuō)：“我們需要確定是否有一種比正常情況更快的破壞機(jī)制，以便解釋來(lái)自探測(cè)器和軌道飛行器的數(shù)據(jù)差異?！?/p>

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火星（拉丁語(yǔ)：Mars；天文符號(hào)：♂），古稱(chēng)熒惑，是離太陽(yáng)第四近的行星，也是太陽(yáng)系中僅次于水星的第二小的行星，為太陽(yáng)系里四顆類(lèi)地行星之一。西方稱(chēng)火星為瑪爾斯，是羅馬神話中的戰(zhàn)神，所以在英語(yǔ)中，火星是羅馬戰(zhàn)神的意思，通常被稱(chēng)為“紅色星球”；古漢語(yǔ)中則因?yàn)樗鼰蔁扇缁?，位置、亮度時(shí)常變動(dòng)讓人無(wú)法捉摸而稱(chēng)之為熒惑。火星是太陽(yáng)系的八大行星中第二小的行星，其質(zhì)量、體積僅比水星略大?；鹦堑闹睆郊s為地球的一半，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期則與地球相當(dāng)，但繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期是接近地球的兩倍[3]。在地球上，火星肉眼可見(jiàn)，亮度可達(dá)-2.91，只比金星、月球和太陽(yáng)暗，但在大部分時(shí)間里比木星暗。火星距離地球最近在5400萬(wàn)公里（最遠(yuǎn)達(dá)4億公里，探測(cè)器需飛行約7個(gè)月抵達(dá)火星）。

BY: Mike Wall

FY: Astronomical volunteer team

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