Το μοριακό οξυγόνο στον Άρη συμπεριφέρεται ασυνήθιστα κατά τη διάρκεια των εποχών. Σημάδι Ζωής;
Ένα ατμοσφαιρικό δράμα διαδραματίζεται τον τελευταίο καιρό στον Άρη. Μέχρι τώρα, ο κύριος ηθοποιός ήταν το μεθάνιο και η ασυνήθιστη, αιχμηρή συμπεριφορά του. Αλλά τώρα το Oxygen ανεβαίνει στη σκηνή και παίζει κάποιες δικές του θεατρικές παραστάσεις.
Το ρόβερ Curiosity της NASA είναι απασχολημένο με την εξέταση του Άρη για να δει αν θα μπορούσε να είχε υποστηρίξει μικροβιακή ζωή στο παρελθόν. Η κύρια εστίασή του είναι οι βράχοι που απαρτίζουν τον πλανήτη και όλα τα μυστικά που είναι κλειδωμένα σε αυτούς τους βράχους. Αλλά μερικές φορές εμφανίζεται για αέρα και κάνει τακτικές ατμοσφαιρικές μετρήσεις με το SAM, το Δείγμα Ανάλυσης στον Άρη σουίτα οργάνων.
Το SAM μπορεί να μετρήσει και να αναλύσει οργανικά και αέρια στην ατμόσφαιρα του Άρη και μπορεί να προσπαθήσει να προσδιορίσει εάν ένα αέριο έχει βιολογική ή γεωχημική προέλευση. Για τρία χρόνια του Άρη, το Curiosity χρησιμοποίησε το SAM για να μετρήσει την ατμόσφαιρα στον κρατήρα Gale και να παρακολουθήσει τις αλλαγές.
Αυτή είναι η ατμοσφαιρική σύνθεση στην επιφάνεια του Άρη:
- διοξείδιο του άνθρακα: 95%
- μοριακό άζωτο: 2,6%
- αργό: 1,9%
- μοριακό οξυγόνο: 0,16%
- μονοξείδιο του άνθρακα: 0,06%
Αλλά η σύνθεση της ατμόσφαιρας αλλάζει με τις εποχές. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα του Άρη, το CO2 παγώνει και μειώνει την ατμοσφαιρική πίεση. Το καλοκαίρι, το CO2 εξαχνώνεται και ανεβάζει την ατμοσφαιρική πίεση. Το Curiosity διαπίστωσε ότι στον κρατήρα Gale, οι συνθέσεις αζώτου και αργού αυξάνονται και εξασθενούν με τις εποχές, λόγω της μεταβαλλόμενης ατμοσφαιρικής πίεσης, κάτι που είναι λογικό.
Οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι η συγκέντρωση οξυγόνου θα έκανε το ίδιο, αλλά δεν το έκανε. Η συμπεριφορά του στην ατμόσφαιρα δεν επαναλαμβάνεται από εποχή σε εποχή και δεν είναι σίγουροι γιατί.
«Είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε αυτή την ενδιαφέρουσα συμπεριφορά εδώ και πολλά χρόνια».
Melissa Trainer, επικεφαλής της έρευνας, πλανητικός επιστήμονας στο Goddard Space Flight Center της NASA
Μια εργασία που συζητούσε αυτά τα ευρήματα δημοσιεύθηκε στις 12 Νοεμβρίου στο Journal of Γεωφυσική Έρευνα: Πλανήτες . Ο τίτλος είναι ' Εποχιακές διακυμάνσεις στην ατμοσφαιρική σύνθεση όπως μετρήθηκαν στον κρατήρα Gale, Άρης. Η επικεφαλής της έρευνας είναι η Melissa Trainer, μια πλανητική επιστήμονας στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA.
Εποχιακή διακύμανση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα του Άρη στον κρατήρα Gale. Πηγή εικόνας: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard
Σε ένα δελτίο τύπου , είπε ο Trainer, «Αγωνιζόμαστε να το εξηγήσουμε αυτό. Το γεγονός ότι η συμπεριφορά του οξυγόνου δεν είναι τέλεια επαναλαμβανόμενη κάθε εποχή μας κάνει να πιστεύουμε ότι δεν είναι ένα θέμα που έχει να κάνει με τη δυναμική της ατμόσφαιρας. Πρέπει να είναι κάποια χημική πηγή και καταβόθρα που δεν μπορούμε ακόμη να υπολογίσουμε».
«Την πρώτη φορά που το είδαμε αυτό, ήταν απλά συγκλονιστικό», είπε ο Sushil Atreya, καθηγητής κλιματικών και διαστημικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Michigan στο Ann Arbor. Η Atreya είναι συν-συγγραφέας μιας εφημερίδας.
Όπως διευκρινίζουν οι συγγραφείς στην εργασία τους, «Οι μετρήσεις SAM του O2 στον κρατήρα Gale δεν δείχνουν την ετήσια σταθερότητα ή τα εποχιακά μοτίβα που θα μπορούσαν να προβλεφθούν με βάση τις γνωστές πηγές και τις βυθίσεις στην ατμόσφαιρα». Τι τους προκαλεί λοιπόν;
Πρώτα απ 'όλα, δεν ξέρουν. Αξίζει όμως να επισημάνουμε την ακρίβεια των μετρήσεων. Οι συγγραφείς λένε ότι, «Τα δεδομένα ατμοσφαιρικής σύνθεσης που λαμβάνονται από το όργανο SAM στον κρατήρα Gale προσφέρουν πρωτοφανή εποχιακή και πολυετή κάλυψη της ατμόσφαιρας του Άρη στην επιφάνεια». Οι μετρήσεις διήρκεσαν τρία χρόνια του Άρη, αρκετός χρόνος για να ληφθούν υπόψη εποχιακές αλλαγές λόγω της λοξότητας του Άρη και της έντονης τροχιακή εκκεντρότητα . Οι μετρήσεις διήρκεσαν επίσης πολύ μεγαλύτερο χρόνο από τις μετρήσεις των προσεδαφισμένων Viking, τις μόνες άλλες ατμοσφαιρικές μετρήσεις επιφάνειας που έχουμε. Αυτά κράτησαν μόνο λίγες μέρες.
Η σουίτα οργάνων SAM (Sample Analysis at Mars). Πίστωση εικόνας: Από NASA/GSFC/SAM – http://www.nasa.gov/topics/moonmars/features/sam-configure.html, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php ?curid=11762416
«Δεν έχουμε καταφέρει να καταλήξουμε σε μια διαδικασία που να παράγει την ποσότητα οξυγόνου που χρειαζόμαστε, αλλά πιστεύουμε ότι πρέπει να είναι κάτι στο επιφανειακό έδαφος που αλλάζει εποχιακά επειδή δεν υπάρχουν αρκετά διαθέσιμα άτομα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα για να δημιουργήστε τη συμπεριφορά που βλέπουμε», είπε ο Timothy McConnochie, βοηθός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Maryland στο College Park και ένας άλλος συν-συγγραφέας της εργασίας.
Ο Άρης έχει άφθονα οξειδωτικά στην επιφάνειά του και αυτό του δίνει τη δυνατότητα να παράγει σημαντικό Ο2. Όμως, όπως λένε οι συγγραφείς στην εργασία τους, «… οι μηχανισμοί με τους οποίους το O2 θα μπορούσε να δημιουργηθεί γρήγορα και στη συνέχεια να καταστραφεί γρήγορα είναι εντελώς άγνωστοι».
Εντελώς άγνωστο. Όπως και συνολικά. Αλλά υπάρχει μια ελπίδα τουλάχιστον ότι μπορεί να υπάρχει κάποια βιολογική πηγή που εμπλέκεται σε αυτές τις ανεξήγητες διακυμάνσεις.
Αυτό το πρόβλημα οξυγόνου είναι παράλληλο με το πρόβλημα του μεθανίου (CH4) που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες που μελετούν τον Άρη.
Το μεθάνιο υπάρχει στην ατμόσφαιρα του Άρη, αν και μόνο σε εξαιρετικά μικρές συγκεντρώσεις. Στον κρατήρα Gale, είναι μόλις μετρήσιμο, αν και το MSL Curiosity το έχει εντοπίσει σε συγκέντρωση 0,00000004% κατά μέσο όρο. Το Tunable Laser Spectrometer της SAM μπορεί να το ανιχνεύσει και έχει αντιληφθεί μια αναμενόμενη εποχιακή άνοδο και πτώση. Αλλά αυτό που είναι μέχρι στιγμής ανεξήγητο είναι η αύξηση του μεθανίου κατά 60% τους καλοκαιρινούς μήνες.
Το θέμα του μεθανίου ήταν αναφέρθηκε εκτενώς , επομένως δεν χρειάζεται να αναδιατυπώσετε τις λεπτομέρειες εδώ. Αρκεί να αναφέρουμε ότι το μεθάνιο φαίνεται να απελευθερώνεται από διακριτές περιοχές στον Άρη. Δεδομένου ότι το μεθάνιο παραμένει στην ατμόσφαιρα μόνο για περίπου τέσσερα χρόνια το πολύ, συνεχίζει να παράγεται κάπου.
Τόσο το οξυγόνο όσο και το μεθάνιο μπορούν να έχουν βιολογικές πηγές. Αλλά και τα δύο μπορεί επίσης να έχουν αβιοτικές πηγές. Αυτά τα εκπληκτικά αποτελέσματα δεν βοηθούν να απαντηθεί το ερώτημα της ζωής στον Άρη. Το MSL Curiosity δεν μπορεί να πει αν το οξυγόνο και το μεθάνιο έχουν βιολογικές πηγές: δεν έχει τα όργανα. Προς το παρόν, οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι μη βιολογικές πηγές είναι πιο πιθανές.
Οι μετρήσεις μεθανίου και οι μετρήσεις O2 μας δείχνουν ότι ο Άρης είναι ένας πολύπλοκος κόσμος, με ατμοσφαιρική δυναμική που οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να καταλαβαίνουν. Το αν η ζωή παίζει κάποιο ρόλο στη διαμόρφωση της ατμόσφαιρας του Άρη είναι μια ανοιχτή και ενδιαφέρουσα ερώτηση.
Αυτή η εικόνα απεικονίζει πιθανούς τρόπους με τους οποίους το μεθάνιο μπορεί να εισέλθει στην ατμόσφαιρα του Άρη και επίσης να αφαιρεθεί από αυτήν: μικρόβια (αριστερά) κάτω από την επιφάνεια που απελευθερώνουν το αέριο στην ατμόσφαιρα, διάβρωση του βράχου (δεξιά) και αποθηκευμένο πάγο μεθανίου που ονομάζεται clathrate. Το υπεριώδες φως μπορεί να λειτουργήσει σε επιφανειακά υλικά για να παράγει μεθάνιο καθώς και να το διασπάσει σε άλλα μόρια (φορμαλδεΰδη και μεθανόλη) για να παράγει διοξείδιο του άνθρακα. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/Παν. του Μίσιγκαν
Όπως λένε οι συγγραφείς στην περίληψή τους, «Τα γεωφυσικά και γεωχημικά αποτελέσματα έχουν ζωγραφίσει μια εικόνα ενός πρώην κατοικήσιμου πλανήτη δισεκατομμυρίων ετών στο παρελθόν του Άρη και οι μετρήσεις των τρεχουσών διεργασιών παρέχουν ενδείξεις ότι ο Άρης μπορεί να φιλοξενεί ακόμη κατοικήσιμα περιβάλλοντα».
Στο δελτίο τύπου, η επικεφαλής της έρευνας Melissa Trainer εξέδωσε μια φιλική, επιστημονική πρόκληση:
«Είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε αυτήν την ενδιαφέρουσα συμπεριφορά εδώ και πολλά χρόνια. Δεν το καταλαβαίνουμε πλήρως», είπε ο Trainer. «Για μένα, αυτό είναι ένα ανοιχτό κάλεσμα προς όλους τους έξυπνους ανθρώπους εκεί έξω που ενδιαφέρονται για αυτό: Δείτε τι μπορείτε να βρείτε».