火星上的甲烷从哪里来，科学家用算法给出了答案

Posted 2021-08-31 QbitAl

兴坤 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

火星到底有没有生命体存在，一直都是科学家们想要求证的疑点。

自好奇号登陆火星以来，似乎为了证明自己不是全无生命特征，火星有过6次甲烷“呼吸”被探测到。但是呼吸点在哪里却一直没有头绪。

近期科研人员顺着风建了模，将这个困扰已久的甲烷气体来源问题，着手解决。

甲烷排放点的锁定

自“好奇号”2012年登陆火星盖尔陨石坑以来，通过可调制激光光谱仪测定附近环境甲烷含量。

期间捕捉到6次甲烷浓度峰值，对比正常约0.41 ppbv（part per billion volume 按体积计算的十亿分之一）的背景浓度，几次浓度峰值可达到10 ppbv。但是对于这几次高浓度甲烷气体来源，一直没有明确定论。

△6次甲烷峰值检测坐标与火星日间时刻记录

将检测到的峰值数据，和微量气体轨道卫星检测到的大气甲烷含量数据进行对比，没有得出有效结果。这可能是因为，由于昼夜差异，微量气体卫星没能成功捕获到大气层甲烷信息；也有可能火星大气层中没有甲烷，而探测器刚好位于地面甲烷来源中心附近。

为了锁定甲烷源头，加州理工的研究人员利用甲烷气体粒子数据建模，采用拉格朗日逆向分析，将数据处理成离散数据包。结合探测期间风速和风向数据，三维示踪，缩小了可能存在甲烷排放点的地面范围。

通过对6次甲烷峰值的数据分析，找出了6处最有可能的甲烷源头区域。最近一个位置距离“好奇号”西南偏西几十英里。

△以峰值1和峰值2数据为例，分析甲烷源头与好奇号方位关系

“数据表明，在西北部的陨石坑底，位于好奇号西南偏西方向，有一个活跃的甲烷排放点”研究人员在论文中描述到，“我们为好奇号选择的着陆点，刚好位于甲烷活动位置附近，这件事大概得益于巧合”

“同时，由于我们没有准确的甲烷降解数据，用于完善计算模型，源头可能位于盖尔陨石坑外部更远距离。”

△ 俯瞰好奇号

对结果的预测

参照地球气体环境，甲烷最常由微生物产生，很有可能是证明生命活动的有力证据。因此火星上甲烷的产生原因，很大程度上可以成为火星生命体发掘的关键路标。

甲烷的可检测寿命只有330年，之后会被阳光完全分解掉。这意味着现在甲烷仍然被不断产生，并被补充到环境中，同时，这个现象也排除了天体带来的外源甲烷可能性。人类的探索目标就是找出产生它的物质。

研究人员提到，甲烷的产生不一定在浅层地表，或许好奇号可以达到准确方位，但是以现有条件无法准确触及甲烷源头。

甲烷的产生也不能排除非生物过程这一可能。即便和生物过程不相关，甲烷的活动也与液态水的存在息息相关，而液态水也是生命活动的必需因素。

对火星的其他探索

甲烷气体活动可能作为地下水体运动的指示现象，或需要液态水参与化学反应的产物，结合火星液态水痕迹的证据，可以对火星历史研究提供大量信息。

除了提到的对甲烷含量的检测，探测器对陨石坑中土壤岩石样品的分析测定，以及对地质环境的数据收集等，也取得了各种重大发现。这些分析数据，都为火星上水的存在历史提供了信息基础。

水存在的证据

好奇号采集火星表面土壤，并以835摄氏度高温对土壤样品加热，测定出火星土壤含有1.5%-3%的结合水。

水域存在过的证据

盖尔陨石坑边缘岩壁，以及坑内夏普山山麓，都存在流水冲刷侵蚀的痕迹。根据已经聚合成砾岩的碎石大小和形状估算，河流速度约0.9米/秒。

对夏普山低岩层采集研究，得到的数据表明，夏普山是由湖泊沉积物沉淀风化形成的。

盖尔陨石坑内富含矿物盐的沉积物，表明有盐水湖的存在。

通过对湖底泥岩层的成分分析，富含粘土矿物质地层变成富含氧化铁泥岩地层（呈现出红褐色），得到高盐水渗透导致粘土矿物层改变的结论，是气候变化湖泊干涸的证据，证明了火星气候从湿润变得干燥的过程。

论文地址：
https://www.researchsquare.com/article/rs-569847/v1

参考链接：
[1]https://www.engadget.com/curiostiy-microbe-methane-burp-location-on-mars-210435829.html
[2]https://www.newscientist.com/article/2284210-microbes-burping-methane-on-mars-may-be-right-next-to-nasa-rover/
[3]https://www.space.com/curiosity-finds-alien-mars-methane-source?fbclid=IwAR0oc1tOAz6jNaDBWfvKEYb48bs_iK0YIPGpHy63RaHU826Gb7TKb1Eah14