¿Por qué algunos instrumentos científicos detectan el gas en el planeta rojo y otros no?

Los informes de detecciones de metano en Marte han cautivado a científicos y no científicos por igual. En la tierra, Una cantidad significativa de metano es producida por microbios que ayudan a la mayoría de los animales a digerir las plantas. Este proceso de digestión termina cuando el ganado exhala o eructa el gas en el aire.

Mientras no haya ganado, oveja, o cabras en Marte, encontrar metano allí es emocionante porque puede implicar que los microbios estaban, o son, viviendo en el Planeta Rojo. El metano no podría tener nada que ver con microbios o cualquier otra biología, sin embargo; procesos geológicos que involucran la interacción de rocas, agua, y el calor también puede producirlo.

Antes de identificar las fuentes de metano en Marte, los científicos deben resolver una pregunta que los ha estado atormentando:¿Por qué algunos instrumentos detectan el gas y otros no? El rover Curiosity de la NASA, por ejemplo, ha detectado repetidamente metano justo encima de la superficie del cráter Gale. Pero el ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA (la Agencia Espacial Europea) no ha detectado metano más alto en la atmósfera marciana.

"Cuando se incorporó el Trace Gas Orbiter en 2016, Esperaba que el equipo orbitador informara que hay una pequeña cantidad de metano en todas partes de Marte, "dijo Chris Webster, líder del instrumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) en el laboratorio de química Sample Analysis at Mars (SAM) a bordo del rover Curiosity.

El TLS ha medido menos de la mitad por mil millones en volumen de metano en promedio en el cráter Gale. Eso es equivalente a aproximadamente una pizca de sal diluida en una piscina olímpica. Estas mediciones han sido puntuadas por desconcertantes picos de hasta 20 partes por mil millones en volumen.

"Pero cuando el equipo europeo anunció que no veía metano, Definitivamente estaba sorprendido "dijo Webster, que tiene su base en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

El orbitador europeo fue diseñado para ser el estándar de oro para medir el metano y otros gases en todo el planeta. Al mismo tiempo, El TLS de Curiosity es tan preciso, se utilizará para la detección temprana de incendios en la Estación Espacial Internacional y para el seguimiento de los niveles de oxígeno en los trajes de astronauta. También tiene licencia para su uso en plantas de energía, en oleoductos, y en aviones de combate, donde los pilotos pueden controlar los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en sus mascarillas.

Todavía, Webster y el equipo de SAM se sorprendieron por los hallazgos del orbitador europeo y de inmediato se dispusieron a escudriñar las mediciones de TLS en Marte.

Algunos expertos sugirieron que el propio rover estaba liberando gas. "Así que analizamos las correlaciones con la orientación del rover, el terreno, el aplastamiento de rocas, la degradación de la rueda, lo que sea, Webster dijo. "No puedo exagerar el esfuerzo que el equipo ha puesto en observar cada pequeño detalle para asegurarse de que esas medidas sean correctas". y estan."

Webster y su equipo informaron sus resultados hoy en el Astronomía y Astrofísica diario.

Mientras el equipo de SAM trabajaba para confirmar sus detecciones de metano, otro miembro del equipo científico de Curiosity, el científico planetario John E. Moores de la Universidad de York en Toronto, publicó una predicción intrigante en 2019. "Tomé lo que algunos de mis colegas llaman una visión muy canadiense de esto, en el sentido de que hice la pregunta:'¿Qué pasa si Curiosity y Trace Gas Orbiter están en lo cierto?' ", dijo Moores.

Moores, así como otros miembros del equipo de Curiosity que estudian los patrones de viento en el cráter Gale, planteó la hipótesis de que la discrepancia entre las mediciones de metano se reduce a la hora del día en que se toman. Porque necesita mucha potencia, TLS funciona principalmente de noche cuando no funcionan otros instrumentos Curiosity. La atmósfera marciana es tranquila por la noche, Moores señaló, por lo que el metano que se filtra del suelo se acumula cerca de la superficie donde Curiosity puede detectarlo.

El orbitador de gases traza, por otra parte, requiere luz solar para localizar el metano a unas 3 millas, o 5 kilómetros, por encima de la superficie. "Cualquier atmósfera cercana a la superficie de un planeta pasa por un ciclo durante el día, ", Dijo Moores. El calor del Sol agita la atmósfera a medida que el aire cálido se eleva y el aire frío se hunde. Por lo tanto, el metano que está confinado cerca de la superficie durante la noche se mezcla con la atmósfera más amplia durante el día, que lo diluye a niveles indetectables. "Así que me di cuenta de que ningún instrumento especialmente uno en órbita, vería cualquier cosa, "Dijo Moores.

Inmediatamente, el equipo de Curiosity decidió probar la predicción de Moores recopilando las primeras mediciones diurnas de alta precisión. TLS midió el metano consecutivamente en el transcurso de un día marciano, entre corchetes una medición nocturna con dos diurnas. Con cada experimento, SAM aspiró aire marciano durante dos horas, eliminando continuamente el dióxido de carbono, que constituye el 95% de la atmósfera del planeta. Esto dejó una muestra concentrada de metano que TLS pudo medir fácilmente al pasar un rayo láser infrarrojo a través de él muchas veces. uno que está sintonizado para usar una longitud de onda de luz precisa que es absorbida por el metano.

"John predijo que el metano debería reducirse efectivamente a cero durante el día, y nuestras dos mediciones diurnas confirmaron que, "dijo Paul Mahaffy, el investigador principal de SAM, que tiene su base en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. La medición nocturna de TLS encaja perfectamente dentro del promedio que el equipo ya había establecido. "Así que esa es una forma de resolver esta gran discrepancia, "Dijo Mahaffy.

Si bien este estudio sugiere que las concentraciones de metano aumentan y disminuyen durante el día en la superficie del cráter Gale, Los científicos aún tienen que resolver el rompecabezas global del metano en Marte. El metano es una molécula estable que se espera que dure en Marte unos 300 años antes de ser destrozada por la radiación solar. Si el metano se filtra constantemente de todos los cráteres similares, lo que los científicos sospechan es probable dado que Gale no parece ser geológicamente único, debería haberse acumulado una cantidad suficiente en la atmósfera para que el Orbitador de gases traza lo detecte. Los científicos sospechan que algo está destruyendo el metano en menos de 300 años.

Se están realizando experimentos para probar si las descargas eléctricas de muy bajo nivel inducidas por el polvo en la atmósfera marciana podrían destruir el metano. o si el oxígeno abundante en la superficie marciana destruye rápidamente el metano antes de que pueda llegar a la atmósfera superior.

"Necesitamos determinar si existe un mecanismo de destrucción más rápido de lo normal para reconciliar completamente los conjuntos de datos del rover y el orbitador". "Dijo Webster.