首页 > 正文

欧俄联手探秘火星甲烷气体

2018-04-26 09:59 来源: 科技日报

TGO是首个专门设计用于研究火星甲烷的航天器。图片来自网络

 

4月初,一个名为微量气体轨道器(TGO)的探测器抵达火星上空的指定环形轨道。21日起,TGO开始收集关于火星甲烷气体的科学数据。

该轨道器是欧洲空间局(ESA)与俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)合作的火星探测任务ExoMars的一部分,其于2016年3月发射,当年10月进入火星轨道。现在,绕火星1000周后,这个3.5吨重的探测器到达了研究火星大气的理想位置,并已经准备好进行第一次科学探测。

TGO是首个专门设计用来研究火星甲烷的航天器,它有望解决火星科学中最具争议性的谜题之一:火星上的甲烷究竟起源何处?

火星甲烷存在证据不断累积

火星的大气几乎全是二氧化碳,甲烷与水蒸气、臭氧一起,在火星干燥寒冷大气中所占比例不到1%。但研究人员对甲烷尤其感兴趣,因为这些微量气体可能是生命或地质活动的信号,它为研究火星的气候历史提供了线索。

几个世纪以来,火星大气中的化学反应原本应该摧毁了任何甲烷分子,但可测量到的甲烷水平表明,肯定有活性源头正在对火星甲烷总量做着补充。科学家利用地球望远镜、火星轨道器和“好奇”号探测器等,在火星大气中捕捉了15年的甲烷,甲烷存在的证据在不断累积。

“好奇”号的探测认为,火星大气中甲烷的背景水平平均为0.5ppb(1ppb=十亿分之一),相比之下,地球大气中的甲烷背景水平为1875ppb。但随着时间的推移,火星甲烷浓度发生了变化,最大喷射甲烷羽流的浓度达到45ppb,“好奇”号也检测到大约7ppb的波动。

火星甲烷究竟源自哪里

火星甲烷存在的证据确凿,但关于其来源的争论加剧了。

密歇根大学安娜堡分校行星科学家苏西尔·安翠雅说:“地球大气甲烷的95%来自当前和过去的生物,所以,科学家自然也想知道,火星甲烷是否也起源于生物。”

加州理工学院行星学家贝塔尼·埃尔曼说:“甲烷浓度的变化,意味着应该有活跃的来源或强烈的地质下沉等。”

英国行星科学家玛尼什·帕特尔参与了主光谱仪NOMAD和彩色相机CaSSIS工作,他说:“我们正在寻找诸如撞击坑、岩石滑坡或大裂缝之类的东西。”

有效科学载荷将派上用场

TGO运载的四种主要科学仪器,将收集数据以创建火星痕量气体全图,并以前所未有的细节展示这些气体在火星上的存在及其随时间变化的情况。

其中,主光谱仪NOMAD在电磁波谱的红外、紫外和可见光部分工作。它能够让航天器在距离地面400公里的轨道高度,透过大气向下看。美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心行星科学家迈克尔·穆马说,NOMAD探测大气的灵敏度较高,它搜集的数据能够识别吸收不同波长光的各种气体及其光谱特征。

此外,彩色相机CaSSIS将构建火星地形的详细3D地图。如果其他仪器确定甲烷浓度峰值,研究人员将能够通过CaSSIS资料,查看几乎同时拍摄的图像,以尝试识别火星表面可能的甲烷来源。

未来几个月或能结束争论

欧空局TGO项目科学家哈肯·斯威德汉姆说,团队可能在下个月就能真正了解仪器敏感性。帕特尔说,下一步是要验证仪器灵敏度是否如预期那样高。TGO设计用于检测低至1ppb的痕量气体浓度,也能检测低至0.02ppb的甲烷浓度。当然,灵敏度最终取决于火星大气中温度和灰尘水平等因素。

对团队来说,这将是一个令人紧张的时刻,欧空局计划在2020年年底之前结束TGO科学任务,然后,其将成为ExoMars于2021年到达火星的漫游车的中继站。

而在任务开始的最初这几个月里,科学团队希望绘制出火星甲烷水平,为研究人员提供他们渴望的线索。对于已经持续了十多年的争论,它应该可以给出回答了。

作者: 房琳琳   [责任编辑: 李浩]
  • “向阳红10”科考船亮出“家底”

    见过船的人不少,但见过科考船的人恐怕不多。3月15日到4月底期间,科技日报记者在执行中国大洋49航次第三航段科考任务的“向阳红10”科考船上随船采访。在船上工作、生活一月有余,已大概摸清它的“底细”。[详细]

  • 欧俄联手探秘火星甲烷气体

    4月初,一个名为微量气体轨道器(TGO)的探测器抵达火星上空的指定环形轨道。21日起,TGO开始收集关于火星甲烷气体的科学数据。[详细]

邮箱:kjcxlcb@news.cn 电话:010-88050684
版权所有 中国科协 新华网