ESA的ExoMars微量氣體軌道器在火星上發(fā)現了新的氣體特征。這些揭露了有關火星大氣層的新秘密，并將使人們能夠更準確地確定地球上是否存在甲烷(一種與生物或地質活動有關的氣體)。

追蹤氣體軌道器(TGO)一直在研究軌道上的紅色星球，已有兩年多了。該任務旨在了解構成火星大氣層的氣體混合物，并特別關注圍繞甲烷存在的謎團。

同時，根據敏感的大氣化學套件(ACS)對火星的全年觀測結果，該航天器現在發(fā)現了前所未有的臭氧(O3)和二氧化碳(CO 2)簽名。這項發(fā)現被發(fā)表在《天文學與天體物理學》上的兩篇新論文中，其中一篇由英國牛津大學的凱文·奧爾森領導，另一篇由俄羅斯科學院俄羅斯空間研究所的亞歷山大·特羅希莫夫斯基領導。

凱文說：“這些功能既令人困惑又令人驚訝。”

“它們位于我們預期會看到最強甲烷跡象的確切波長范圍內。在此發(fā)現之前，CO 2特征完全未知，這是火星上這部分紅外波長中首次發(fā)現臭氧范圍。”

的火星大氣通過CO為主2，科學家觀察來衡量的溫度下，跟蹤的季節(jié)，探索空氣循環(huán)，等等。臭氧在火星和地球的高空大氣層中形成一層，有助于保持大氣化學穩(wěn)定。ESA的“火星快車”等航天器已經在火星上看到了CO 2和臭氧，但是ACS儀器在TGO上的出色靈敏度能夠揭示有關這些氣體與光的相互作用的新細節(jié)。

在TGO尋找甲烷的范圍內觀察臭氧是完全出乎意料的結果。

在火星上如何產生和銷毀甲烷是一個重要的問題，它是了解在火星上甲烷的各種探測和未探測到的信息，時間和地點都不同。盡管甲烷僅占整個大氣總量的很小一部分，但甲??烷尤其是行星目前活動狀態(tài)的關鍵線索。該圖描述了從大氣中添加或去除甲烷的一些可能方式。一種令人興奮的可能性是甲烷是由微生物產生的。如果將其埋入地下，則該氣體可以存儲在稱為籠形物的格子結構冰層中，并在更晚的時間釋放到大氣中。甲烷還可以通過二氧化碳與氫之間的反應生成(而甲烷又可以通過水與富橄欖石的反應生成)，通過深層巖漿脫氣或古老有機物的熱降解。同樣，它可以存儲在地下，并通過表面裂縫釋放出氣體。甲烷也可能被困在淺層冰層中，例如季節(jié)性凍土。紫外線輻射可以通過與表面上已有的其他分子或有機物質(例如，落在火星上的彗星塵埃)發(fā)生反應而生成甲烷并將其分解。高空大氣層(60 km以上)中的紫外線反應和低空大氣層(60 km以下)中的氧化反應起到將甲烷轉化為二氧化碳，氫和水蒸氣的作用，并導致該分子的壽命約為300年。甲烷還可以通過大氣環(huán)流在地球上快速分布，稀釋信號并使其難以識別單個來源。由于考慮大氣過程時該分子的壽命，因此今天的任何檢測都暗示該分子是最近才被釋放的。但是，已經提出了其他的生成和破壞方法，這些方法解釋了更多的局部檢測方法，并且還允許更快地從更靠近地球表面的大氣中清除甲烷。在10 km以下的低層大氣中，灰塵非常豐富，并且可能與直接與地表的相互作用一起起作用。例如，一種想法是甲烷在局部區(qū)域通過表面擴散或“滲入”，然后被吸附回到表土中。另一個想法是強風侵蝕了行星的表面，使甲烷與塵埃迅速反應，消除了甲烷的特征。季節(jié)性沙塵暴和沙塵暴也會加速這一過程。繼續(xù)在火星上進行探索-從軌道和地表進行-以及實驗室實驗和模擬，將有助于科學家更好地了解與甲烷產生和破壞有關的不同過程。圖片來源：歐洲航天局

科學家之前已經繪制了火星臭氧隨海拔變化的圖。然而，到目前為止，這很大程度上是通過依靠紫外線中氣體的信號的方法來實現的，該技術僅允許在高海拔(高于地面20公里)處進行測量。

ACS的新結果表明，也可以在紅外圖中繪制火星臭氧，因此可以在較低的高度探測其行為，以更詳細地了解臭氧在地球氣候中的作用。

揭開甲烷之謎

TGO的主要目標之一是探索甲烷。迄今為止，火星甲烷的跡象是多變的，有些難以捉摸。這些跡象包括航天飛機上的ESA的“火星快車”和NASA的“好奇號”火星車。

雖然也是由地質過程產生的，但地球上的大多數甲烷是由生命產生的，從細菌到牲畜和人類活動。因此，在其他行星上檢測甲烷非常令人興奮?？紤]到已知氣體會在約400年內分解，這尤其正確，這意味著存在的任何甲烷一定是在相對較近的過去生產或釋放的。

亞歷山大·特羅希莫夫斯基(Alexander Trokhimovskiy)說：“在我們尋找甲烷的地方發(fā)現無法預料的CO 2簽名是很重要的。” “這種特征以前無法解釋，因此可能在火星探測少量甲烷中發(fā)揮了作用。”

Alexander，Kevin及其同事分析的觀測結果大多與支持火星甲烷檢測的觀測時間不同。此外，TGO數據無法解釋大量的甲烷羽流，只能解釋較小的甲烷羽流，因此，目前，特派團之間沒有直接分歧。

“事實上，我們正在積極地與其他任務協調測量，”凱文澄清說。“這一發(fā)現并沒有爭議任何先前的主張，而是促使所有團隊密切關注-我們知道得越多，我們就能越深入和準確地探索火星的氣氛。”