Η ατμόσφαιρα του Άρη αποτελείται από 95% διοξείδιο του άνθρακα, 3% άζωτο, 1,6% αργό και περιέχει μικρές ποσότητες οξυγόνου και νερού, καθώς και ίχνη μεθανίου. Το μεθάνιο – αν και μικρό σε ποσοστό – μπορεί να είναι το πιο ενδιαφέρον γιατί η πηγή αυτού του πολύ βραχύβιου αερίου παραμένει μυστήριο. Και το μυστήριο μόλις έγινε λίγο πιο αινιγματικό, καθώς η διάρκεια ζωής του μεθανίου στην ατμόσφαιρα του Άρη φαίνεται να είναι ακόμη μικρότερη από ό,τι πίστευαν αρχικά οι επιστήμονες. Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από το Mars Global Surveyor - το οποίο λειτούργησε σε τροχιά γύρω από σχεδόν δέκα χρόνια - μια ομάδα επιστημόνων από την Ιταλία προσδιόρισε ότι το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα του Άρη διαρκεί λιγότερο από ένα χρόνο.
Οι επιστήμονες Sergio Fonti (Università del Salento) και Giuseppe Marzo (NASA Ames) ανέφεραν τα ευρήματά τους για την εξέλιξη του μεθανίου κατά τη διάρκεια τριών Αρειανών ετών στο Ευρωπαϊκό Συνέδριο Πλανητικής Επιστήμης στη Ρώμη.
«Μόνο μικρές ποσότητες μεθανίου υπάρχουν στην ατμόσφαιρα του Άρη, που προέρχονται από πολύ τοπικές πηγές», είπε ο Fonti. «Εξετάσαμε τις αλλαγές στις συγκεντρώσεις του αερίου και βρήκαμε ότι υπάρχουν εποχιακές αλλά και ετήσιες διακυμάνσεις. Η πηγή του μεθανίου θα μπορούσε να είναι γεωλογική δραστηριότητα ή θα μπορούσε να είναι βιολογική - δεν μπορούμε να πούμε σε αυτό το σημείο. Ωστόσο, φαίνεται ότι το ανώτατο όριο για τη διάρκεια ζωής του μεθανίου είναι λιγότερο από ένα έτος στην ατμόσφαιρα του Άρη».
Τα επίπεδα μεθανίου είναι υψηλότερα το φθινόπωρο στο βόρειο ημισφαίριο, με εντοπισμένες κορυφές 70 μερών ανά δισεκατομμύριο, αν και το μεθάνιο μπορεί να ανιχνευθεί στο μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη αυτή την εποχή του χρόνου. Παρατηρείται απότομη μείωση το χειμώνα, με ελαφριά μόνο ζώνη μεταξύ 40-50 μοιρών βόρεια. Οι συγκεντρώσεις αρχίζουν να αυξάνονται ξανά την άνοιξη και αυξάνονται πιο γρήγορα το καλοκαίρι, εξαπλώνοντας σε όλο τον πλανήτη.
«Ένα από τα ενδιαφέροντα πράγματα που βρήκαμε είναι ότι το καλοκαίρι, αν και το γενικό μοτίβο κατανομής είναι σχεδόν το ίδιο με το φθινόπωρο, υπάρχουν στην πραγματικότητα υψηλότερα επίπεδα μεθανίου στο νότιο ημισφαίριο. Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται στη φυσική κυκλοφορία που εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα, αλλά πρέπει να επιβεβαιωθεί από κατάλληλες προσομοιώσεις υπολογιστή», είπε ο Fonti.
Κορυφή: Χάρτης των συγκεντρώσεων μεθανίου το Φθινόπωρο (παρατηρήθηκε το πρώτο αρειανό έτος). Οι κορυφαίες εκπομπές πέφτουν πάνω από το Tharsis (το σπίτι του μεγαλύτερου ηφαιστείου του Ηλιακού Συστήματος, το Olympus Mons), τις πεδιάδες Arabia Terrae και την περιοχή Elysium, επίσης η περιοχή των ηφαιστείων. Κάτω: Αληθινός έγχρωμος χάρτης του Άρη. Πίστωση: NASA/Università del Salento
Υπάρχουν τρεις περιοχές στο βόρειο ημισφαίριο όπου οι συγκεντρώσεις μεθανίου είναι συστηματικά υψηλότερες: Το Tharsis και το Elysium, οι δύο κύριες επαρχίες ηφαιστείων, και η Arabia Terrae, η οποία έχει υψηλά επίπεδα πάγου υπόγειου νερού. Τα επίπεδα είναι υψηλότερα πάνω από το Tharsis, όπου οι γεωλογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένου του μαγματισμού, της υδροθερμικής και της γεωθερμικής δραστηριότητας θα μπορούσαν να είναι σε εξέλιξη.
«Είναι προφανές ότι οι υψηλότερες συγκεντρώσεις συνδέονται με τις θερμότερες εποχές και τοποθεσίες όπου υπάρχουν ευνοϊκές γεωλογικές –και συνεπώς βιολογικές– συνθήκες όπως η γεωθερμική δραστηριότητα και η έντονη ενυδάτωση. Η υψηλότερη διαθέσιμη ενέργεια το καλοκαίρι θα μπορούσε να προκαλέσει την απελευθέρωση αερίων από γεωλογικές διεργασίες ή εκρήξεις βιολογικής δραστηριότητας», είπε ο Fonti.
Οι μηχανισμοί για την απομάκρυνση του μεθανίου από την ατμόσφαιρα δεν είναι επίσης σαφείς. Οι φωτοχημικές διεργασίες δεν θα διασπούσαν το αέριο αρκετά γρήγορα ώστε να ταιριάζει με τις παρατηρήσεις. Ωστόσο, οι διεργασίες που οδηγούνται από τον άνεμο μπορούν να προσθέσουν ισχυρά οξειδωτικά στην ατμόσφαιρα, όπως το εξαιρετικά αντιδραστικό υπερχλωρικό αλάτι, το οποίο θα μπορούσε να απορροφήσει το μεθάνιο πολύ πιο γρήγορα.
Τα χρόνια του Άρη είναι σχεδόν διπλάσια από τα χρόνια της Γης. Η ομάδα χρησιμοποίησε παρατηρήσεις από το Θερμικό Φασματόμετρο Εκπομπών (TES) στο Mars Global Surveyor μεταξύ Ιουλίου 1999 και Οκτωβρίου 2004. Η ομάδα μελέτησε ένα από τα χαρακτηριστικά φασματικά χαρακτηριστικά του μεθανίου σε σχεδόν 3 εκατομμύρια παρατηρήσεις TES, υπολογίζοντας τον μέσο όρο δεδομένων μαζί για την εξάλειψη του θορύβου.
«Η μελέτη μας είναι η πρώτη φορά που δεδομένα από ένα φασματόμετρο σε τροχιά έχουν χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση του μεθανίου για εκτεταμένη περίοδο», είπε ο Fonti. «Το τεράστιο σύνολο δεδομένων TES μας επέτρεψε να παρακολουθήσουμε τον κύκλο του μεθανίου στην ατμόσφαιρα του Άρη με άνευ προηγουμένου ακρίβεια και πληρότητα. Οι παρατηρήσεις μας θα είναι πολύ χρήσιμες για τον περιορισμό της προέλευσης και της σημασίας του μεθανίου του Άρη».
Το μεθάνιο εντοπίστηκε για πρώτη φορά στην ατμόσφαιρα του Άρη με επίγεια τηλεσκόπια το 2003 και επιβεβαιώθηκε ένα χρόνο αργότερα από το διαστημόπλοιο Mars Express της ESA. Πέρυσι, παρατηρήσεις με επίγεια τηλεσκόπια έδειξαν τα πρώτα στοιχεία εποχιακού κύκλου.