يتكون الغلاف الجوي للمريخ من 95٪ ثاني أكسيد الكربون ، و 3٪ نيتروجين ، و 1.6٪ أرجون ، ويحتوي على كميات صغيرة من الأكسجين والماء ، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من غاز الميثان. الميثان - على الرغم من صغر نسبته - قد يكون الأكثر إثارة للاهتمام لأن مصدر هذا الغاز قصير العمر لا يزال لغزًا. وقد أصبح اللغز أكثر إثارة للحيرة ، حيث يبدو أن عمر الميثان في الغلاف الجوي للمريخ أقصر مما كان يعتقده العلماء في الأصل. باستخدام الملاحظات من Mars Global Surveyor - التي عملت في مدار حول كوكب المريخ لمدة عشر سنوات تقريبًا - حددت مجموعة من العلماء من إيطاليا أن غاز الميثان في الغلاف الجوي للمريخ يدوم أقل من عام.
أبلغ العالمان سيرجيو فونتي (جامعة ديل سالينتو) وجوزيبي مارزو (ناسا أميس) عن اكتشافهما لتطور غاز الميثان على مدى ثلاث سنوات على المريخ في المؤتمر الأوروبي لعلوم الكواكب في روما.
قال فونتي: 'توجد كميات صغيرة فقط من الميثان في الغلاف الجوي للمريخ ، قادمة من مصادر محلية للغاية'. 'لقد درسنا التغيرات في تركيزات الغاز ووجدنا أن هناك اختلافات موسمية وسنوية أيضًا. يمكن أن يكون مصدر الميثان نشاطًا جيولوجيًا أو قد يكون بيولوجيًا - لا يمكننا تحديد ذلك في هذه المرحلة. ومع ذلك ، يبدو أن الحد الأعلى لعمر الميثان أقل من عام في الغلاف الجوي للمريخ '.
ترتفع مستويات الميثان في الخريف في نصف الكرة الشمالي ، مع قمم موضعية تبلغ 70 جزءًا في المليار ، على الرغم من إمكانية اكتشاف الميثان في معظم أنحاء الكوكب في هذا الوقت من العام. هناك انخفاض حاد في الشتاء ، مع وجود نطاق خافت فقط بين 40-50 درجة شمالا. تبدأ التركيزات في البناء مرة أخرى في الربيع وترتفع بسرعة أكبر في الصيف ، وتنتشر في جميع أنحاء الكوكب.
'أحد الأشياء المثيرة للاهتمام التي وجدناها أنه في الصيف ، على الرغم من أن نمط التوزيع العام هو نفسه في الخريف ، إلا أن هناك مستويات أعلى من الميثان في نصف الكرة الجنوبي. قد يكون هذا بسبب الدوران الطبيعي الذي يحدث في الغلاف الجوي ، ولكن يجب تأكيده عن طريق المحاكاة الحاسوبية المناسبة ، 'قال فونتي.
في الأعلى: خريطة لتركيزات الميثان في الخريف (رصد أول سنة مريخية). تسقط ذروة الانبعاثات فوق ثارسيس (موطن أكبر بركان في النظام الشمسي ، أوليمبوس مونس) ، وسهول أرابيا تيرا ومنطقة الإليزيوم ، وهي أيضًا موقع البراكين. في الأسفل: خريطة ملونة حقيقية للمريخ. الائتمان: ناسا / جامعة ديل سالينتو
هناك ثلاث مناطق في نصف الكرة الشمالي حيث تكون تركيزات الميثان أعلى بشكل منهجي: ثارسيس وإليسيوم ، المقاطعتان البركانيتان الرئيسيتان ، والعربية Terrae ، التي تحتوي على مستويات عالية من جليد المياه الجوفية. المستويات أعلى من ثارسيس ، حيث يمكن أن تستمر العمليات الجيولوجية ، بما في ذلك الصهارة والنشاط الحراري المائي والطاقة الحرارية الأرضية.
'من الواضح أن أعلى التركيزات ترتبط بأدفأ المواسم والمواقع حيث توجد ظروف جيولوجية - وبالتالي بيولوجية - مواتية مثل النشاط الحراري الأرضي والترطيب القوي. وقال فونتي إن الطاقة الأعلى المتوفرة في الصيف يمكن أن تؤدي إلى إطلاق الغازات من العمليات الجيولوجية أو تفشي النشاط البيولوجي.
كما أن آليات إزالة غاز الميثان من الغلاف الجوي غير واضحة. لن تؤدي العمليات الكيميائية الضوئية إلى تفتيت الغاز بسرعة كافية لمطابقة الملاحظات. ومع ذلك ، يمكن أن تضيف العمليات التي تحركها الرياح مؤكسدات قوية إلى الغلاف الجوي ، مثل بيركلورات الملح شديدة التفاعل ، والتي يمكن أن تمتص الميثان بسرعة أكبر.
يبلغ طول سنوات المريخ ما يقرب من ضعف سنوات الأرض. استخدم الفريق الملاحظات من مطياف الانبعاث الحراري (TES) على مساح المريخ العالمي بين يوليو 1999 وأكتوبر 2004. درس الفريق إحدى السمات الطيفية المميزة للميثان في ما يقرب من 3 ملايين ملاحظة TES ، مع متوسط البيانات معًا للتخلص من الضوضاء.
قال فونتي: 'دراستنا هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام البيانات من مطياف يدور لرصد الميثان على مدى فترة طويلة'. 'لقد سمحت لنا مجموعة بيانات TES الضخمة بمتابعة دورة الميثان في الغلاف الجوي للمريخ بدقة واكتمال غير مسبوقين. ستكون ملاحظاتنا مفيدة جدًا في تقييد أصول ميثان المريخ وأهميته '.
تم اكتشاف الميثان لأول مرة في الغلاف الجوي للمريخ بواسطة التلسكوبات الأرضية في عام 2003 وتم تأكيده بعد ذلك بعام بواسطة مركبة الفضاء Mars Express التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. في العام الماضي ، أظهرت الملاحظات باستخدام التلسكوبات الأرضية أول دليل على دورة موسمية.