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火星甲烷之謎
2017年,美國的太空探測團隊,也宣布火星大氣裡含有極少量的甲烷;2018年,歐洲太空署與俄羅斯合作,探測火星大氣,卻發現火星大氣裡沒有甲烷的蹤跡。咦?那火星上面到底有沒有甲烷呢?這看起來只是要釐清火星大氣的組成,其實關乎到火星上有沒有生物的爭議,而迥異的探測結果,也使得科學家們無法下定論,只能持續偵測,期待會有更確切的數據。
 
 

火星快車傳回的隕石坑照片,其中鋪著未擾動過的雪。這個隕石坑叫做Korolev crater,位於火星北半球(165°E, 73°N),直徑82公里。(按,火星快車已在火星軌道上運行了15年以上)(credit: ESA / DLR / FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO)
▲火星快車傳回的隕石坑照片,其中鋪著未擾動過的雪。這個隕石坑叫做Korolev crater,位於火星北半球(165°E, 73°N),直徑82公里。(按,火星快車已在火星軌道上運行了15年以上)(credit: ESA / DLR / FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO)

火星的大氣層,95%是二氧化碳,5%是其他物質,包括氧、水、一氧化碳、甲醛、甲烷等,它們的成分與詳細比率是研究火星歷史的重要線索。

 

2003年6月2日,歐洲太空署(ESA)發射火星快車(the Mars Express)探測器,任務之一是偵測火星大氣的化學組成。2004年3月底,ESA發布新聞,宣布火星快車在火星大氣中偵測到甲烷。

 

由於甲烷會氧化形成水與二氧化碳,甲烷在火星大氣中的生命期只有幾百年,因此必然有個機制把甲烷源源不絕地送入火星大氣中。地球上,甲烷的來源有二。一是無機過程:火山、熱流(如海底熱泉);二是有機過程─地球大氣中的甲烷主要來自微生物的發酵作用。可是火星上沒有觀察到火山活動,那些甲烷不可能來自無機過程─這等於是說:火星上有生物。

 

另一方面,「火星快車」測出的甲烷濃度非常低,大約只占火星大氣的一億分之一(地球大氣甲烷濃度的1∕180)。可見在火星上,甲烷的生產規模非常小。而為了追查那些甲烷的來源,有必要做更精密的測量。

 

十多年之後,2016年3月14日,ESA與俄羅斯合作,發射火星微量氣體衛星(TGO)。7個月後,它攜帶的地表探測器並沒有成功著陸火星。但是TGO按計畫進入環繞火星的軌道,偵測火星大氣;它攜帶的質譜儀是專門設計來測量稀有氣體、微塵的。結果,負責分析數據的小組在2018年底宣布:火星大氣中並沒有甲烷的蹤跡。由於TGO儀器的靈敏度高達一兆分之五十,這個結論的意義是:火星大氣中即使有甲烷,濃度也在一兆分之五十以下。

 

可是約1年前,也就是2017年底,一個美國團隊根據火星探測車好奇號在地面蒐集到的資訊宣布:火星大氣中的確有甲烷,只是濃度非常低,背景值0.4 ppb。另一方面,火星大氣的甲烷濃度有季節性的起伏;在火星北半球,是在夏季末達到高峰。

 

總之,關於火星大氣中的甲烷,歐、美的探測器得到的結果迥異,目前還無法下定論。好在TGO與好奇號會繼續偵測火星大氣中的稀有物質,科學家期待未來採集的數據能提供更確切的線索。

 

參考資料:Gohd, C. (2018) Scientists puzzled after finding no traces of methane in Mars' atmosphere, http://www.astronomy.com/news/2018/12/scientists-puzzled-after-finding-no-traces-of-methane-
in-mars-atmosphere.

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