Zprávy o detekci (nebo naopak „nedetekci“) metanu v atmosféře Marsu zajímají jak vědce, tak i informovanou veřejnost. Na Zemi je velké množství metanu vytvářeno mikroorganismy, které pomáhají trávit hovězímu dobytku rostlinnou stravu – vzniklý plyn je pak uvolňován do ovzduší. Jenže na Marsu není žádný dobytek, ani ovce či kozy a přesto tu vědci pátrají po metanu. Jeho objev by totiž mohl naznačovat, že na rudé planetě byly (nebo stále jsou) mikroorganismy, které tento nejjednodušší uhlovodík vytváří. Je ale potřeba říct, že metan nemusí vždy vznikat pouze s přispěním mikroorganismů či jiných forem života. Vytvářet jej mohou i nejrůznější geologické procesy, které jsou spojené se vzájemnou interakcí hornin.

Před identifikací zdrojů metanu na Marsu musí vědci vyřešit otázku, která je pálí už dlouho: „Jak je možné, že některé přístroje metan detekují a jiné nikoliv?“ Například americké vozítko Curiosity dokázalo opakovaně detekovat metan nízko nad povrchem kráteru Gale. Jenže evropsko-ruská sonda TGO, která je součástí programu ExoMars, nedokázala ve vyšších vrstvách atmosféry Marsu zaznamenat žádný metan. „Když se v roce 2016 dostala do akce  TGO, čekal jsem, že tým kolem sondy oznámí, že se všude na Marsu nachází malé množství metanu,“ vzpomíná Chris Webster, vedoucí přístroje TLS (Tunable Laser Spectrometer), který je součástí palubní laboratoře SAM (Sample Analysis at Mars) v roveru Curiosity.

TLS totiž změřil v kráteru Gale průměrnou koncentraci metanu půl částice na miliardu ostatních podle objemu (ppbv – part per billion in volume). To pro lepší představu odpovídá zhruba špetce soli s olympijském plaveckém bazénu. Tato měření však byla doprovázena nečekanými špičkami, které dosahovaly až úrovně 20 částic na miliardu. „Jenže když evropský tým oznámil, že nezachytil prakticky žádný metan, byl jsem prostě v šoku,“ říká Webster z kalifornské JPL. Sonda TGO přitom byla navržena tak, aby se stala tzv. zlatým standardem pro měření metanu a dalších plynů po celé planetě. Na druhou stranu ani TLS na Curiosity není žádné ořezávátko. Je tak přesný, že bude používán na ISS pro včasnou detekci požáru nebo ke sledování hladiny kyslíku ve skafandrech. Je také licencován pro použití v elektrárnách, ropovodech či bojových letounech, aby piloti mohli sledovat úrovně kyslíku a oxidu uhličitého ve svých maskách. Websterem a celým týmem přístroje SAM evropské výsledky silně otřásly. Experti se proto okamžitě pustili do pečlivých rozborů měření TLS na Marsu.

Někteří experti vyslovili teorii, že sám rover může uvolňovat plyn do svého okolí. „Začali jsme proto hledat souvislosti mezi orientací roveru, povrchem, drcením kamenů, degradací kol a vším možným, co Vás napadne,“ říká Webster a pokračuje: „Nedokážu dostatečně ocenit úsilí týmu, když kolegové analyzovali každičký drobný detail, aby se ujistili, že jsou měření správná – a ona opravdu jsou.“ Výsledky nakonec Webster a jeho kolegové publikovali v časopise Astronomy & Astrophysics. Když odborníci z týmu kolem přístroje SAM pracovali na potvrzení detekcí metanu, vydal v roce 2019 další člen vědeckého týmu roveru Curiosity, planetolog John E. Moores z York University v Torontu zajímavou předpověď. „Využil jsem to, co někteří moji kolegové nazývají „velmi kanadským pohledem“. Položil jsem si totiž otázku: „Co když mají Curiosity i Trace Gas Orbiter oba pravdu?““

Moores, který spolu s kolegy z vědeckého týmu kolem Curiosity studuje chování větru v kráteru Gale se pustil do hypotézy, která předpokládala, že nesrovnalosti mezi odlišnými měřeními metanu souvisí s denní dobu, kdy jsou pořízeny. Protože TLS potřebuje hodně energie, pracuje většinou v noci, kdy ostatní přístroje na palubě Curiosity nepracují. Atmosféra Marsu je během noci klidná a (jak Moores naznačuje), metan pronikající z podloží se může blízko povrchu akumulovat a Curiosity jej pak změří.

Sonda TGO naopak potřebuje sluneční světlo k tomu, aby zachytila metan zhruba 3 – 5 kilometrů nad povrchem. „Každá atmosféra u povrchu planety prochází během dne určitým cyklem,“ popisuje Moores. Teplo ze slunečního záření promíchává atmosféru tím, že teplý plyn stoupá a na jeho místo klesá ten chladný. Metan, který se za noci objeví u povrchu, by tedy byl za dne promíchán se zbytkem atmosféry, takže jeho koncentrace poklesnou na nedetekovatelnou úroveň. „Proto jsem dospěl k názoru, že žádný přístroj, natožpak na oběžné dráze, by nebyl schopen cokoliv zaznamenat,“ dodává Moores.

Tým kolem Curiosity se tedy okamžitě pokusil prověřit Mooresovu predikci a rover začal provádět první vysoce přesná měření během dne. TLS pořídil kontinuální měření koncentrace metanu v průběhu celého dne. Začal měřit v poledne jednoho dne, následující noc změřil celou a měření zakončil v poledne dne druhého. Při každém měření nasával přístroj SAM marsovskou atmosféru po dobu dvou hodin a neustále ze vzorku odebíral oxid uhličitý, který tvoří 95% plynného obalu této planety. Tím vznikl koncentrovaný vzorek, který mohl TLS snadno analyzovat pomocí opakovaných pulsů paprsku infračerveného laseru. Ten je naladěný na přesnou vlnovou délku, která je pohlcována metanem.

„John předpověděl, že by koncentrace metanu během dne měla klesnout prakticky na nulu a naše dvoudenní měření to potvrdilo,“ oznámil Paul Mahaffy, hlavní vědecký pracovník přístroje SAM z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Michigan. Noční měření TLS přesně odpovídala dosavadnímu průměru, který odborníci získali z předešlých měření. Ačkoliv tato studie naznačuje, že povrchové koncentrace metanu stoupají a klesají během dne v kráteru Gale, vědci ještě musí vyřešit globální metanovou hádanku na rudé planetě. Metan je vcelku stabilní molekula, která by podle analýz měla na Marsu vydržet zhruba 300 let, než ji rozloží sluneční záření. Pokud by metan neustále pronikal do ovzduší ze všech podobných kráterů (podle vědců nevypadá kráter Gale nějak unikátně a odlišně od jiných), bylo by tohoto plynu v atmosféře dost na to, aby jej TGO detekovala. Vědci proto spekulují o možnosti, že něco metan likviduje rychleji než v horizontu zmíněných 300 let.

Aktuálně probíhají experimenty, které testují, zda nízkoúrovňové elektrické výboje vyvolané prachem v atmosféře Marsu nemohou likvidovat metan. Další možností, která se studuje, je zda kyslík, který se v nízké atmosféře Marsu nachází, nereaguje s metanem dříve, než by se metan stihl dostat do vyšších vrstev. „Potřebujeme určit, zda tu není nějaký rychlejší destrukční mechanismus, abychom mohli definitivně porovnat data z roveru a orbiteru,“ říká Webster.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Methane-3D-balls.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/curiosity_2.jpg
https://www.esa.int/…/19345537-1-eng-GB/TGO_s_search_for_methane_on_Mars.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/mars_clouds_0.gif
https://www.esa.int/…/19345648-1-eng-GB/Key_methane_measurements_at_Mars.jpg
https://www.nasa.gov/…/full_width_feature/public/thumbnails/image/pia19086_webster-1.jpg