Метан неуловимый

3 Окт 2013

19 сентября НАСА заявило, что по данным лазерного спектрометра TLS (Tunable Laser Spectrometer) на борту марсохода Curiosity содержание метана (CH4) в атмосфере Марса не превышаeт 1,3 частей на миллиард в объёме (ppb) [1]. Новость вызвала большой интерес, поскольку метан — важнейший парниковый газ — считался одним из косвенных свидетельств в пользу существования на планете живых организмов.

Кратко история поисков метана на Марсе выглядит так. В наблюдениях 1999 г. Владимир Краснопольский (Католический университет Америки, США) и его коллеги с помощью инфракрасного спектрометра на канадско-французско-гавайском телескопе впервые зарегистрировали линии поглощения метана на уровне 3,7 сигма и оценили его концентрацию в 10±3 частей на миллиард (ppb) [2]. В 2004 году Витторио Формизано (Vittorio Formisano, Институт физики межпланетного пространства, Италия) и его коллеги, обработавшие данные прибора PFS на аппарате Mars Express, также оценили концентрацию метана в 10±5 ppb и отметили, что она существенно меняется в зависимости от места [3].

Последующие дистанционные наблюдения с помощью наземных телескопов [4] и приборов на космических аппаратах Mars Express (ЕКА) и Mars Global Surveyor (НАСА) показывали, что метан в атмосфере планеты есть, и его количество может достигать 40-70 ppb. Однако в дальнейшем оценки метана стали снижаться. В частности, наземные наблюдения Владимира Краснопольского в 2009 и 2010 г. не обнаружили метана, и его количество не могло превышать 8 ppb [5]. Этот результат был недавно подтвержден [6]. Таким образом, история с метаном оказывается достаточно запутанной, и загадка состоит не только в том, есть ли метан или нет, но и в том, почему его концентрация так меняется — если он всё-таки присутствует в атмосфере планеты.

Как это согласуется с данными TLS на Curiosity? Комментирует Владимир Краснопольский, профессор Католического университета Америки и руководитель лаборатории инфракрасной спектроскопии планетных атмосфер с высоким разрешением МФТИ.

Как Вы объясняете результат TLS на Curiosity: почему по его оценкам этого газа оказалось меньше, чем по данным дистанционных наблюдений?

TLS – это единственный прибор, созданный специально для измерений метана на Марсе. Все другие данные о метане на Марсе получены с помощью спектрометров общего назначения. Поэтому результаты ТLS имеют более высокий приоритет. Недостатком TLS являются измерения практически в одной точке на Марсе.

Данные по метану со спутников Mars Express и Mars Global Surveyor получены путем усреднения тысяч спектров. Этот метод не устраняет систематические погрешности, которые могли повлиять на опубликованные результаты.

Измерения метана на Марсе с помощью наземных телескопов очень трудны, так как земной метан превышает марсианский примерно в 10 000 раз. Однако наземные измерения лучше согласуются с данными TLS, чем спутниковые данные.

В Ваших наблюдениях, которые использовали наземные данные, оценивалось только наличие метана в атмосфере или ещё его распределение по планете?

Метан на Марсе был впервые обнаружен в наших наблюдениях на CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope) в 1999 г. в количестве 10 ppb в среднем по планете. Я продолжил наблюдения метана на Марсе в 2006, 2009 и 2010 г. с помощью телескопа НАСА на Гавайях. В этих наблюдениях измерялось распределение метана по диску Марса. Метан в количестве 10 ppb был обнаружен только над самым глубоким каньоном на Марсе в 2006 г. Метан не был обнаружен в моих наблюдениях в 2009 и 2010 г. с верхним пределом 8 ppb, т.е. метана было меньше, чем 8 ppb [5]. Недавняя публикация по наземным наблюдениям Виллануэвы и др. [6] подтвердила этот результат. Таким образом, последние данные наземных наблюдений не противоречат TLS.

В целом наземные наблюдения не дают полной картины процессов, происходящих в атмосферах других планет. Однако спектрографы на наземных телескопах могут значительно превосходить их аналоги на космических станциях и давать в некоторых случаях лучшие результаты. Техника наземных наблюдений постепенно усовершенствуется. Например, спектрограф CSHELL, который я использовал на телескопе НАСА на Гавайях, скоро будет заменен другим спектрографом с еще более высоким спектральным разрешением.

Будете ли Вы дальше заниматься этой темой и с помощью каких инструментов?

Я буду продолжать наблюдения метана на Марсе с помощью телескопа НАСА на Гавайях.

Может ли быть так, что в каком-то другом месте Марса, не в кратере Гейла, метана будет больше?

Согласно наземным наблюдениям, метан возникает на Марсе эпизодически с интервалами между эпизодами в несколько лет. Если в другом месте возникло много метана, то через несколько месяцев уменьшенное количество метана дойдет до кратера Гейла.

Опубликованные данные TLS не противоречат результатам наземных наблюдений, но и не подтверждают их. В этом свете существование метана и метаногенных бактерий на Марсе представляется более неопределенным.

Файл пресс-релиза: