کشف مواد آلی و چرخه فصلی متان
داستان متان در مریخ از زمانی آغاز شد که تلسکوپهای زمینی و ماهوارههای مداری برای نخستین بار ردپای هیدروکربنهای سبک را در جو این سیاره شناسایی کردند. اما نقطه عطف حقیقی پژوهش زمانی رقم خورد که مریخنورد کنجکاوی ناسا وارد دهانهٔ گیل شد. ابزار سام با گرمکردن سنگهای رسوبی سهمیلیارد ساله به دمای بالاتر از ۵۰۰ درجهٔ سانتیگراد، مولکولهای آلی پایداری را شناسایی کرد که حاوی گوگرد بودند. این عنصر ترکیبات کربنی را در برابر تابشهای مخرب خورشیدی و محیط اکسیدکننده مریخ حفظ کرده است. غلظت کربن آلی گزارششده حدود ۱۰ قسمت در میلیون بود که نشان میدهد محیطهای باستانی مریخ پتانسیل شیمیایی بالایی برای نگهداری پیشنیازهای حیات داشتهاند.
تنفس فصلی سیاره سرخ
همزمان با تحلیل سنگها، دادههای دستگاه طیفسنج لیزری کنجکاوی الگویی تکرارشونده را آشکار کردند. سطح متان در دهانه گیل در ماههای گرم تابستان مریخی به اوج میرسد و در زمستان به شدت کاهش مییابد. این نوسان چرخهای که در طول ششسال زمینی رصد شد، نشان میدهد متان بهجای انتشار ناگهانی و پایدار، بهصورت منظم تولید و سپس توسط واکنشهای شیمیایی جوی تجزیه میشود. ناسا این پدیده را مانند فرآیند «تنفس» توصیف کرده است، هرچند منبع دقیق این گاز هنوز تعیین نشده است.
گرمتنی اتمسفری و تناقض اگزومارس
چرا مدارگرد اروپایی-روسی اگزومارس که از سال ۲۰۱۹ مشغول پایش جو مریخ است، نشانهای از این متان در ارتفاعات بالا نمیبیند؟ این تضاد دادهها تا زمانی که دانشمندان دینامیک لایه مرزی سیاره را درک کردند، حل نشد. محاسبات نشان میدهد متان تولیدشده در سطح احتمالاً در طول شب در لایههای پایینی هوا جمع میشود. با طلوع خورشید و گرمشدن سطح، جریانهای همرفتی این گاز را بهسرعت به ارتفاعات بالاتر پمپاژ و رقیق میکنند. از آنجا که اگزومارس فقط در ساعات روشنایی و ارتفاع پنجکیلومتری اندازهگیری میکند، این پدیده را ردیابی نکرده است. این مکانیسم فیزیکی نهتنها تضاد دادهها را حل میکند، بلکه به ما میگوید منبع متان محلی و نزدیک به سطح است.
زمینشناسی در برابر زیستشناسی: معمای منشأ متان
تولید متان در مریخ میتواند دو منشأ کاملاً متفاوت داشته باشد. فرآیندهای غیرزیستی مانند واکنش آب با سنگهای اولیویه به نام سرپانتینیزاسیون، یا فعالیتهای آتشفشانی خاموش، میتوانند این گاز را تولید کنند. نامزدهای اصلی تولیدکنندگان غیرزیستی عبارتند از:
- سرپانتینیزاسیون: واکنش آب با سنگهای مافیک در زیرسطح مریخ که بهسرعت گاز متان آزاد میکند.
- فعالیتهای آتشفشانی: فورانهای گدازههای بازالتی که در گذشتههای دور مریخ فعال بودهاند.
- تجزیه کلرینها: واکنشهای شیمیایی بین مواد آلی و پرکلراتهای سطحی که در حضور آب آزاد میشوند.
در سوی دیگر، باکتریهای متانوژن روی زمین شبیه این فرآیند را در اعماق زمین و محیطهای بیاکسیژن انجام میدهند. مطالعه نمونههای مشابه زمینی در دهانهٔ برخوردی سیلیانِ سوئد نشان داده است که فرآیندهای زمینشناختی گرمایی میتوانند مواد آلی و گازهای هیدروکربنی را برای مدتهای طولانی حفظ کنند. مأموریتهای اکتشافی ناسا با تمرکز بر کاوش اعماق و آنالیز ایزوتوپهای کربن، بهزودی مرزهای این پژوهش را جابجا خواهند کرد.
پاسخ نهایی به معمای متان مریخ در گرو کاوش عمیقتر لایههای زیرسطحی و آنالیز دقیقتر ایزوتوپهای کربن است. اگرچه هنوز شواهد قطعی از حیات ارائه نشده، اما تغییر پارادایم از جستجو روی سطح به کاوش در اعماق یخچالهای طبیعی و آبهای زیرزمینی مریخ، مسیر آینده کاوشهای فضایی را برای همیشه تغییر داده است.
