Marsin ilmakehä koostuu 95 % hiilidioksidista, 3 % typestä, 1,6 % argonista ja sisältää pieniä määriä happea ja vettä sekä pieniä määriä metaania. Metaani – vaikkakin pieni prosenttiosuus – saattaa olla kiehtovin, koska tämän hyvin lyhytikäisen kaasun lähde on edelleen mysteeri. Ja mysteeristä on juuri tullut hieman hämmentävämpi, sillä metaanin elinikä Marsin ilmakehässä näyttää olevan vielä lyhyempi kuin tiedemiehet alun perin ajattelivat. Mars Global Surveyorin – joka toimi kiertoradalla lähes kymmenen vuotta – havaintojen perusteella joukko italialaisia tutkijoita on määrittänyt Marsin ilmakehän metaanin kestävän alle vuoden.
Tutkijat Sergio Fonti (Università del Salento) ja Giuseppe Marzo (NASA Ames) raportoivat havainnoistaan metaanin kehityksestä kolmen Marsin vuoden aikana Euroopan planeettatieteen kongressissa Roomassa.
'Marsin ilmakehässä on vain pieniä määriä metaania, joka tulee hyvin paikallisista lähteistä', Fonti sanoi. ”Olemme tarkastelleet kaasun pitoisuuksien muutoksia ja havainneet, että niissä on kausittaisia ja myös vuosittaisia vaihteluita. Metaanin lähde voi olla geologinen aktiivisuus tai se voi olla biologinen - emme voi sanoa tässä vaiheessa. Näyttää kuitenkin siltä, että metaanin eliniän yläraja on alle vuosi Marsin ilmakehässä.
Metaanitasot ovat korkeimmat syksyllä pohjoisella pallonpuoliskolla, ja paikalliset huiput ovat 70 ppm, vaikka metaania voidaan havaita suurimmassa osassa planeettaa tähän aikaan vuodesta. Talvella on jyrkkä lasku, ja pohjoiseen on vain heikko vyöhyke 40-50 asteen välillä. Pitoisuudet alkavat jälleen muodostua keväällä ja nousevat nopeammin kesällä leviäen koko planeetalle.
”Yksi mielenkiintoisista asioista, jonka olemme havainneet, on, että vaikka kesällä yleinen leviämismalli on pitkälti sama kuin syksyllä, eteläisellä pallonpuoliskolla on itse asiassa korkeampia metaanipitoisuuksia. Tämä voi johtua ilmakehässä tapahtuvasta luonnollisesta kierrosta, mutta se on vahvistettava asianmukaisilla tietokonesimulaatioilla, Fonti sanoi.
Ylös: Kartta metaanipitoisuuksista syksyllä (ensimmäinen havaittu marsin vuosi). Päästöhuiput putoavat Tharsiksen (aurinkokunnan suurimman tulivuoren Olympus Monsin kotipaikkana), Arabia Terraen tasangoilla ja Elysiumin alueella, joka on myös tulivuorten paikka. Alhaalla: Marsin todellinen värikartta. Kiitos: NASA/Università del Salento
Pohjoisella pallonpuoliskolla on kolme aluetta, joilla metaanipitoisuudet ovat systemaattisesti korkeampia: Tharsis ja Elysium, kaksi tärkeintä tulivuoren maakuntaa, ja Arabia Terrae, jossa on runsaasti maanalaista jäätä. Tasot ovat korkeimmat Tharsiksen yläpuolella, missä geologiset prosessit, mukaan lukien magmatismi, hydroterminen ja geoterminen aktiivisuus, saattavat olla käynnissä.
'On ilmeistä, että suurimmat pitoisuudet liittyvät lämpimimpiin vuodenaikoihin ja paikkoihin, joissa on suotuisat geologiset – ja siten biologiset – olosuhteet, kuten geoterminen aktiivisuus ja voimakas hydrataatio. Kesällä saatavilla oleva korkeampi energia voi laukaista kaasujen vapautumisen geologisista prosesseista tai biologisen toiminnan puhkeamisesta, Fonti sanoi.
Myöskään metaanin poistomekanismit ilmakehästä eivät ole selvillä. Valokemialliset prosessit eivät hajottaisi kaasua tarpeeksi nopeasti vastaamaan havaintoja. Tuulivoimaiset prosessit voivat kuitenkin lisätä ilmakehään vahvoja hapettimia, kuten erittäin reaktiivista suolaperkloraattia, joka voi imeä metaania paljon nopeammin.
Marsin vuodet ovat lähes kaksi kertaa pidempiä kuin Maan vuodet. Ryhmä käytti Mars Global Surveyorin Thermal Emission Spectrometer (TES) -havaintoja heinäkuun 1999 ja lokakuun 2004 välisenä aikana. Ryhmä tutki yhtä metaanin tyypillisistä spektriominaisuuksista lähes 3 miljoonassa TES-havainnossa, keskiarvoistaen tiedot yhdessä melun poistamiseksi.
'Tutkimuksemme on ensimmäinen kerta, kun kiertoradalla olevan spektrometrin tietoja on käytetty metaanin tarkkailuun pitkän ajan kuluessa', Fonti sanoi. ”Valtava TES-tietosarja on antanut meille mahdollisuuden seurata metaanikiertoa Marsin ilmakehässä ennennäkemättömän tarkasti ja täydellisesti. Havaintomme ovat erittäin hyödyllisiä Marsin metaanin alkuperän ja merkityksen rajoittamisessa.'
Metaani havaittiin Marsin ilmakehästä ensimmäisen kerran maassa sijaitsevilla teleskoopeilla vuonna 2003, ja ESAn Mars Express -avaruusalus vahvisti sen vuotta myöhemmin. Viime vuonna maanpäällisillä teleskoopeilla tehdyt havainnot osoittivat ensimmäiset todisteet kausivaihtelusta.