Egyik rejtély a másik után

Még meg sem oldódott a marsi metán rejtélye, máris itt az újabb talány: a Curiosity mérései szerint az oxigén furcsán viselkedik a Mars légkörében.

Először az űrkutatás történetében évszakos változást sikerült kimutatni a Mars légkörét alkotó gázok összetételében. A méréseket a Curiosity végezte, így az eredmények a Gale-kráter térségére vonatkoznak. Meglepő eredmény született: az oxigén mennyisége olyan változást mutat, amelyet egyetlen ismert folyamattal sem sikerült megmagyarázni.

A NASA Curiosity marsjárója a navigációs kamerájával (Navcam) küldetése 2410. marsi napján (sol), 2019. május 17-én örökítette meg a légkörben sodródó felhőket. A felhőket valószínűleg vízjég szemcsék alkotják, és mintegy 31 km magasságban helyezkednek el. Nagy magasságuk miatt úgynevezett „világító felhők”, amelyeket a helyi napnyugta után még megvilágít a Nap. A felhők magassága abból számítható ki, mennyi idővel napnyugta után borulnak árnyékba a felhők is. (Animált kép: NASA / JPL-Caltech)

Három marsi év (csaknem hat földi év) alatt a Curiosity marsi mintaelemző (SAM, Sample Analysis at Mars) műszere rendszeresen elemezte a bolygó légkörének összetételét. Megerősítette, hogy a felszín közelében a légkör 95% (térfogatszázalék) szén-dioxidot (CO2) tartalmaz, emellett 2,6% molekuláris nitrogén (N2), 1,9% argon (Ar), 0,16% molekuláris oxigén (O2) és 0,06% szén-monoxid (CO) található benne. Kimutatták az évszakos változást, amelyet az okoz, hogy télen a sarkvidéken jelentős mennyiségű CO2 fagy ki a légkörből, ezért csökken a légnyomás, ami légkör belső átrendeződését okozza. Tavasszal a CO2 nagyrészt elpárolog, így visszaáll az eredeti állapot.

Kimutatták, hogy a légköri nitrogén és argon ennek megfelelő, előrejelezhető évszakos változást mutat. Arra számítottak, hogy az oxigén ugyanígy viselkedik, ám meglepetésükre nem ezt tapasztalták. Ehelyett a gáz mennyisége tavasszal és nyáron mintegy 30%-kal nőtt, majd ősszel visszasüllyedt az eredeti mennyiségre. A jelenség minden tavasszal megismétlődött, bár a légkörbe kerülő oxigén tényleges mennyisége évenként eltérő volt. Úgy tűnt, mintha valamilyen folyamat oxigént termelne, majd vonna ki a légkörből.

A légköri oxigén mennyiségének változása a Gale kráterben a Curiosity SAM műszerével 2012–2017 között végzett mérések szerint. A sárgával kiemelt területek jelzik, hogy tavasz végén és a nyár nagy részében az előrejelzettnél (pontozott görbe) több, tél közepén annál kevesebb oxigént találtak. (Kép: Melissa Trainer / Dan Gallagher / NASA Goddard )

Miután felismerték az oxigén különös viselkedését, a kutatók megpróbáltak magyarázatot adni a jelenségre. Mindenekelőtt a Curiosity egy másik műszerével (QMS tömegspektrométer) ellenőrizték és megerősítették az eredményeket. Mérlegelték a lehetőséget, hogy a CO2 vagy a víz (H2O) molekulái a légkörben szétesnek, ezért szabadulhat fel az oxigén. Ehhez azonban sokkal több vízre lenne szükség, a CO2 viszont nem bomlik fel olyan rövid idő alatt, amilyen gyorsan a jelenség kialakul. Az oxigén eltűnését azzal próbálták magyarázni, hogy a molekuláris oxigén atomjaira bomlik, az atomok pedig könnyebben szöknek el a világűrbe, de ez a folyamat csak mintegy 10 év alatt tüntetné el a megfelelő mennyiségű oxigént. Ezért a kutatók hajlanak arra, hogy a jelenség magyarázatát nem a légkör dinamikájában kell keresni, hanem valamilyen kémiai folyamatnak kell lejátszódnia, amelynek során bizonyos körülmények közt oxigén szabadul fel, máskor viszont elnyelődik.

Az oxigén és a metán mennyiségének évszakos változása a Gale kráterben a Curiosity SAM műszerével 2012–2017 között végzett mérések szerint. (Kép: Melissa Trainer / Dan Gallagher / NASA Goddard)

A kutatók párhuzamot vontak a marsi légkörben a metán rejtélyes és mindeddig megmagyarázatlan viselkedésével. A gyakran egymásnak ellentmondó mérési eredményekről és a magyarázat hiányáról korábbi cikkeinkben időről időre tájékoztattuk olvasóinkat (lásd a lenti cikkgyűjteményt). A kutatók azt is elképzelhetőnek tartják, hogy a metán és az oxigén viselkedése valamilyen módon összefügg egymással, bizonyos jelek arra utalnak, hogy korreláció állhat fenn a két gáz viselkedése közt (lásd az alsó ábrán).

Az oxigén és a metán is keletkezhet biológiai úton, de élettelen kémiai folyamatok során is. Egyelőre a kutatók egyik lehetőséget sem zárták ki, a magyarázatot folyamatosan keresik. Mindenesetre annyi bizonyos, hogy eddig nem találtak meggyőző bizonyítékot a Marson feltételezett, valamilyen biológiai folyamat létezésére. A Curiosity műszerei nem alkalmasak arra, hogy eldöntsék, biológiai vagy kémiai eredetű-e a két gáz a Mars légkörében, de a kutatók a nem-biológiai magyarázatot valószínűbbnek tartják. A tavasszal felszabaduló oxigén egyik lehetséges forrásának a Mars talaját tekintik, amely kötött formában ugyan (például hidrogén-peroxidban és perklorátokban), de oxigénben gazdag. Az 1970-es évek végén a Viking leszállóegységek egyik kísérletében kimutatták, hogy nedvesség hatására oxigén szabadulhat fel a Mars talajából, jóllehet azt a kísérletet a marsi tavasztól jelentősen eltérő környezeti körülmények közt végezték, ráadásul a jelenség több más probléma mellett az oxigén eltűnésére sem ad magyarázatot. Nagyenergiájú sugárzás hatására is felszabadulhat a talajból O2, ám a tavaszonként megfigyelt többlet létrejöttéhez évmilliókra lenne szükség.

Napnyugta a Viking–1 leszállóhelyén. (Kép: NASA / JPL)

forrás: űrvilág.hu