Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Metans forsvindingsnummer på Mars: Aarhus-forskere foreslår ny mekanisme som forklaring.

Processerne bag frigivelsen og forbrug af metan på Mars har været diskuteret siden metan blev målt for første gang for ca. 15 siden. Nu har en interdisciplinær forskergruppe fra Aarhus Universitet foreslået en hidtil overset fysisk-kemisk proces, der kan forklare metanets forbrug.

02.07.2019 | Kai Finster

Nærbillede af kvarts-ampul indeholdende sand. 4 billeder af svage gløder på lilla baggrund.

Simulering af vinderosion – eller nærmere fygesand – på Mars. Kvartsampullen indeholder partikler af olivin-basalt og en Marslignende atmosfære. Ved at ryste ampullen simulerer forskerne vindskabt saltation, dvs. at vinden får sandkornene til at foretage korte hop henover overfladen. Partiklernes friktion skaber elektriske ladninger, og den gule stjerne illustrerer, at et argon-atom har mistet en elektron. De små elektriske ladninger får partiklerne til at gløde svagt, som illustreret i de fire billeder til højre. Grafik: Mars Simulation Laboratory, AU

For ca. 15 år siden kunne man for første gang læse om metan i Mars’ atmosfære. Dette vakte stor interesse, også udenfor de videnskabelige kredse, da metan, med udgangspunkt i vores viden om metan på Jorden, betragtes som en bio-signatur – dvs. tegn på biologisk aktivitet og dermed liv.

I de efterfølgende år har man kunne læse artikler, som skiftevis rapporterede om metans tilstedeværelse og fravær. Disse variationer førte til, at der blev sået tvivl om rigtighed af de første metanmålinger. Nyere målinger af metan i Mars’ atmosfære – senest fra Mars-robotten Curiosity i sidste uge – har nu vist, at denne dynamik er rigtig nok; når man til tider kun kan måle meget lave koncentrationer, skyldes det en mekanisme, der får metan til at forsvinde fra atmosfæren og ikke en fejlmåling.

Man har pt hverken identificeret metankilderne eller årsagerne til dens forsvinden. Især det sidste, metanets hurtige forsvinden, mangler en plausibel mekanistisk forklaring. Den mest oplagte mekanisme, nemlig den fotokemiske nedbrydning af metan forårsaget af UV stråling, kan ikke forklare metans hurtige forsvinden, som er en forudsætning for at forklare dynamikken.

Erosion og kemi

En tværfaglig forskergruppe fra Aarhus Universitet har netop offentliggjort en artikel i det videnskabelige tidsskrift Icarus, hvori de forslår en ny mekanisme, der kan forklare fjernelsen af metan på Mars. Igennem en årrække har den såkaldte Marsgruppe (marslab.au.dk) undersøgt betydningen af vinddreven erosion af mineraler for dannelse af reaktive overflader under Mars-lignende forhold. Til formålet har forskergruppen udviklet udstyr og metoder til simulering af erosion på Mars i deres jordiske laboratorier.

Med udgangspunkt i mineraler, som forekommer på Mars – basalt og plagioklas – har forskerne vist, at disse faste stoffer kan oxideres og gasser ioniseres under erosionsprocesserne. Således reagerer den ioniserede metan med mineraloverfladerne og bindes til dem. Forskerholdet har vist, at kulstofatomet, som metylgruppe fra metan, direkte bindes til siliciumatomet i plagioklas, som også er en dominerende bestanddel af Mars’ overflademateriale.

Hvad forskerne ser i laboratoriet ville også kunne forgå på Mars. Ved hjælp af denne mekanisme, som er meget mere effektiv end fotokemiske processer, ville metan kunne fjernes fra atmosfæren inden for den observerede tid, for derefter at blive deponeret i Marsjorden.

Påvirker mulighed for liv

Forskergruppen har desuden vist, at disse mineraloverflader kan føre til dannelse af reaktive kemikalier såsom brintoverilte og iltradikaler, som er meget giftige for levende organismer inkl. bakterier.

Gruppens resultater har betydning for vurdering af mulighed for liv på eller tæt på Mars’ overflade. I en række opfølgende studier vil forskerne nu undersøge, hvad der videre sker med det bundne metan, og om erosionsprocessen foruden gasserne i atmosfæren også ændrer eller ligefrem helt fjerner mere komplekst organisk materiale, som enten kan stamme fra Mars selv eller er kommet til Mars som del af meteoritter.

Resultaterne har således betydning for vores forståelse af bevarelsen af organisk materiale på Mars og dermed det grundlæggende spørgsmål omkring liv på Mars – blandt andet i forbindelse med fortolkningen af resultaterne fra den kommende ExoMars rover, som ESA forventes at lande på Mars i 2021.


Nærmere oplysninger:

Artiklen i Ikaros kan findes her: "Light on windy nights on Mars: A study of saltation-mediated ionization of argon in a Mars-like atmosphere"

 


Professor i Astrobiologi Kai Finster,
Institut for Bioscience, Aarhus Universitet
Mail: kai.finster@bios.au.dk
Mobil: +45 5124 0515

Offentligheden / Pressen