Als je geen chemicus, astrobioloog of wetenschapper bent, en dat geldt ook voor de meesten van ons, dan lijkt een klein, bijna onmerkbaar vleugje methaan in de atmosfeer van Mars misschien geen probleem. Maar dat is het, vriendelijke mensen. Het is.
Waarom?
Omdat het een signaal kan zijn dat er een levend proces aan het werk is. En zelfs wij, niet-wetenschappers, hebben zich ooit afgevraagd of het enige leven in het zonnestelsel, of misschien in het hele universum, hier op aarde is beperkt.
Laten we erin gaan.
Enige tijd geleden, in 2013 en 2014 om precies te zijn, ontdekte NASA's MSL Curiosity-rover pieken in methaan in de atmosfeer bij Gale Crater. En veel eerder, in 2004, detecteerde de Mars Express Orbiter (MEO) ook methaan in de atmosfeer van Mars. Methaan is belangrijk omdat het een indicator kan zijn voor een levend proces. (Methaan kan ook worden geproduceerd door niet-biologische processen.)
Methaan blijft niet lang hangen. Eenmaal in de atmosfeer vrijgegeven, kan het snel worden vernietigd door natuurlijke atmosferische processen. Dus elk methaan dat in de atmosfeer van Mars wordt gedetecteerd, betekent dat het recentelijk is vrijgekomen, hoewel het miljoenen, zelfs miljarden jaren geleden, had kunnen zijn geproduceerd en in ondergrondse rotsformaties vastzat.
Op aarde wordt het meeste methaan geproduceerd door levende wezens; micro-organismen in sedimentaire lagen, of bijvoorbeeld in de ingewanden van herkauwers. Een deel ervan wordt geproduceerd door abiotische of niet-levende processen, maar het vinden van methaan op Mars is nog steeds, althans potentieel, een groot probleem.
Nu heeft de European Space Agency, die de Mars Express Orbiter bedient, de gegevens van 15 juni 2013, toen Curiosity een methaanpiek ontdekte, teruggenomen en ze hebben iets gevonden. De Planetary Fourier Spectrometer (PFS) aan boord van de MEO ontdekte methaan op dezelfde locatie als Curiosity, slechts een dag later.
Het is voor het eerst dat een Curiosity-methaanpiek wordt ondersteund door andere, onafhankelijke waarnemingen. Deze resultaten worden gepresenteerd in een nieuw artikel dat op 1 april is gepubliceerd in Nature Geoscience.
De resultaten van MEO maken deel uit van een nieuwe methode voor het analyseren van gegevens van de spectrometer. De techniek verzamelt in een korte periode honderden metingen over een gebied. Het team achter de resultaten heeft ook een nieuwe manier ontwikkeld om de gegevens te analyseren.
“Over het algemeen hebben we geen methaan gedetecteerd, afgezien van een definitieve detectie van ongeveer 15 volumedelen per miljard methaan in de atmosfeer, wat een dag bleek te zijn nadat Curiosity een piek van ongeveer zes delen per miljard meldde", Zegt Marco Giuranna van het National Institute for Astrophysics - Institute for Space Astrophysics and Planetology in Rome, Italië, de hoofdonderzoeker van het PFS-experiment, en hoofdauteur van de paper die de resultaten rapporteert in Nature Geoscience.
15 delen per miljard is geen enorm bedrag. Maar het is nog steeds belangrijk.
“Hoewel delen per miljard in het algemeen een relatief kleine hoeveelheid betekenen, is het vrij opmerkelijk voor Mars - onze meting komt overeen met gemiddeld ongeveer 46 ton methaan dat aanwezig was in het gebied van 49.000 vierkante kilometer waargenomen vanuit onze baan', Zei Giuranna in een persbericht.
Er is een andere correlatie die deze bevestiging ondersteunt. Tien andere waarnemingen door de spectrometer van de Mars Express-orbiter toonden geen methaan, wat overeenkomt met een periode waarin Curiosity ook lage metingen vertoonde.
Dus waar komt het vandaan? Aanvankelijk kwam de heersende wind op de locatie van Curiosity in Gale Crater uit het noorden. Wetenschappers dachten dat het methaan van binnenuit de krater zelf kwam en door de wind naar Curiosity werd gebracht. Dat lijkt niet zo waarschijnlijk.
“Onze nieuwe Mars Express-gegevens, die een dag na de opname van Curiosity zijn genomen, veranderen de interpretatie van waar het methaan vandaan komt, vooral als we kijken naar globale atmosferische circulatiepatronen samen met de lokale geologie', Zei Giuranna. “Op basis van geologisch bewijs en de hoeveelheid methaan die we hebben gemeten, denken we dat het onwaarschijnlijk is dat de bron zich in de krater bevindt.”
Als ze in deze studie over de bron praten, hebben ze het niet over de vraag of het een abiotische (niet-levende) of een biologische bron is. Ze hebben het alleen over de locatie van de methaanafgifte.
In de bovenstaande afbeelding verdeelden wetenschappers van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie in Brussel, die meewerken aan de studie, het gebied rond de Gale Crater in een raster. Voor elk vierkant gebruikten ze computersimulaties om een miljoen emissiescenario's te genereren.
De simulaties gebruikten het gemeten methaan, atmosferische circulatiepatronen en methaanafgiftekenmerken gebaseerd op het fenomeen dat ‘gasinsijpeling’ wordt genoemd. Gasinsijpeling is wanneer ingevangen methaan vrijkomt uit ondergrondse formaties, meestal als gevolg van tektonische activiteit. De percentages weerspiegelen de waarschijnlijkheid dat het methaan afkomstig is uit elk rastervak.
“We identificeerden tektonische fouten die zich zouden kunnen uitstrekken tot onder een gebied dat ondiep ijs zou bevatten. Aangezien permafrost een uitstekende afdichting is voor methaan, is het mogelijk dat het ijs hier ondergronds methaan kan vangen en het af en toe kan afgeven langs de fouten die door dit ijs breken', Zegt co-auteur Giuseppe Etiope van het National Institute of Geophysics and Volcanology in Rome. 'Opvallend was dat we zagen dat de atmosferische simulatie en geologische beoordeling, onafhankelijk van elkaar uitgevoerd, hetzelfde herkomstgebied van het methaan suggereerde.”
Methaan op Mars is nog steeds een puzzel. Maar de stukjes beginnen in elkaar te passen. Nu een ander ruimtevaartuig, de Trace Gas Orbiter (TGO) op Mars is, kunnen we verwachten dat meer van de puzzel wordt ingevuld.
TGO is een gezamenlijke missie van de European Space Agency en Roscosmos. Het zal de meest gedetailleerde analyse tot nu toe maken van de atmosfeer van Mars. Het kwam op Mars aan en begon in 2016 te werken, maar begon pas onlangs met scannen op methaan.
Wat betreft de bron van het methaan op Mars, dat zal moeten wachten. We weten alleen nog niet hoe het is geproduceerd en of levende organismen verantwoordelijk zijn of niet.
Bronnen:
- Onderzoeksstudie: onafhankelijke bevestiging van een methaanpiek op Mars en een brongebied ten oosten van de Gale-krater
- Persbericht: Mars Express komt overeen met methaanpiek gemeten door nieuwsgierigheid
- Space Magazine: NASA's Curiosity Rover detecteert methaan, organische stoffen op Mars
