Metana Mars membingungkan para ilmuwan: penemuan mengejutkan penjelajah Curiosity

Sebuah makalah penelitian terbaru mungkin dapat membantu menjelaskan mengapa laboratorium kimia bergerak ada NASAPesawat luar angkasa Curiosity terus-menerus mengendus jejak gas di dekat permukaan Kawah Gale.

Penemuan paling mengejutkan dari Curiosity Mars Rover milik NASA – bahwa metana merembes dari permukaan Kawah Gale – membuat para ilmuwan menggaruk-garuk kepala.

Organisme hidup menghasilkan sebagian besar metana di Bumi. Namun para ilmuwan belum menemukan tanda-tanda yang meyakinkan tentang kehidupan saat ini atau zaman dahulu MarsJadi saya tidak menyangka akan menemukan metana di sana. Namun, laboratorium kimia bergerak Curiosity, yang dikenal sebagai SAM, atau Analisis Sampel di Mars, terus-menerus mencium jejak gas di dekat permukaan Kawah Gale, satu-satunya tempat di Mars di mana metana telah terdeteksi sejauh ini. Para ilmuwan berasumsi bahwa kemungkinan sumbernya adalah mekanisme geologi yang mencakup air dan batuan jauh di dalam bumi.

Dipenuhi dengan danau garam di wilayah Altiplano Amerika Selatan, air garam Quisquiro mewakili jenis lanskap yang diyakini para ilmuwan mungkin ada di Kawah Gale di Mars, yang sedang dieksplorasi oleh Curiosity Rover milik NASA. Kredit: Maxim Bocharov

Jika itu keseluruhan ceritanya, segalanya akan mudah. Namun, SAM menemukan bahwa metana berperilaku tidak terduga di Kawah Gale. Muncul pada malam hari dan menghilang pada siang hari. Fluktuasinya terjadi secara musiman, terkadang naik ke tingkat 40 kali lebih tinggi dari biasanya. Anehnya, metana juga tidak terakumulasi di atmosfer: Badan Antariksa Eropa (ESA). Badan Antariksa EropaExoMars Trace Gas Orbiter, yang dikirim ke Mars khusus untuk mempelajari gas di atmosfer, tidak mendeteksi adanya metana.

Mengapa beberapa instrumen ilmiah mendeteksi metana di Planet Merah sementara instrumen lainnya tidak?

“Ini adalah cerita dengan banyak alur cerita,” kata Ashwin Vasavada, ilmuwan proyek Curiosity di Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan, yang memimpin misi Curiosity.

Metana membuat para ilmuwan Mars sibuk dengan pekerjaan laboratorium dan proyek pemodelan komputer yang bertujuan menjelaskan mengapa gas tersebut berperilaku aneh dan hanya terdeteksi di Kawah Gale. Sebuah kelompok penelitian NASA baru-baru ini membagikan proposal menarik.

Ini adalah contoh regolit Mars imajiner, yaitu “tanah” yang terbuat dari pecahan batu dan debu. Ini adalah satu dari lima sampel yang telah disuntikkan oleh para ilmuwan dengan konsentrasi garam berbeda yang disebut perklorat yang tersebar luas di Mars. Mereka memaparkan setiap sampel ke kondisi mirip Mars di ruang simulasi Mars di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Massa getas pada sampel di atas menunjukkan bahwa segel garam tidak terbentuk pada sampel ini karena konsentrasi garam terlalu rendah. Kredit gambar: NASA/Alexander Pavlov

Dilaporkan dalam makalah bulan Maret di Jurnal Penelitian Geofisika: PlanetKelompok tersebut berpendapat bahwa metana – terlepas dari cara produksinya – dapat terperangkap di bawah garam yang mengeras yang mungkin terbentuk di regolit Mars, “tanah” yang terbuat dari pecahan batu dan debu. Ketika suhu meningkat selama musim panas atau saat siang hari, sehingga melemahkan segel, metana dapat bocor.

Dipimpin oleh Alexander Pavlov, seorang ilmuwan planet di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, para peneliti menunjukkan bahwa gas tersebut juga bisa meledak dalam jet ketika segelnya retak di bawah tekanan, katakanlah, sebuah penjelajah seukuran SUV kecil. mengemudi di atasnya. . Pavlov mengatakan hipotesis tim dapat membantu menjelaskan mengapa metana hanya terdeteksi di Kawah Gale, mengingat ini adalah salah satu dari dua tempat di Mars tempat robot berkeliaran dan mengebor permukaan. (Yang lainnya adalah Kawah Jezero, tempat penjelajah Perseverance NASA beroperasi, meskipun penjelajah tersebut tidak memiliki detektor metana.)

Gambar ini adalah contoh lain dari tiruan “tanah” Mars setelah dikeluarkan dari ruang simulasi Mars. Permukaannya ditutup dengan kerak garam yang keras. Alexander Pavlov dan timnya menemukan bahwa segel tersebut terbentuk setelah sampel menghabiskan waktu tiga hingga 13 hari dalam kondisi mirip Mars, dan hanya jika konsentrasi garam perkloratnya antara 5% dan 10%. Warnanya lebih terang di bagian tengah sampel yang telah digores dengan pick logam. Warna yang lebih terang menunjukkan adanya tanah yang lebih kering di bawah lapisan atas, yang menyerap kelembapan dari udara setelah sampel dikeluarkan dari ruang simulasi, dan berubah menjadi coklat. Kredit gambar: NASA/Alexander Pavlov

Pavlov menelusuri asal usul hipotesis ini ke eksperimen tidak terkait yang dipimpinnya pada tahun 2017, yang melibatkan pertumbuhan mikroorganisme di permafrost Mars (tanah beku) yang dicampur dengan garam, seperti halnya permafrost Mars.

Pavlov dan rekan-rekannya menguji apakah bakteri yang dikenal sebagai halofil, yang hidup di danau air asin dan lingkungan kaya garam lainnya di Bumi, dapat berkembang biak dalam kondisi serupa di Mars.

Hasil pertumbuhan mikroba terbukti tidak meyakinkan, katanya, namun para peneliti melihat sesuatu yang tidak terduga: Lapisan atas tanah membentuk kerak garam saat es asin naik, berubah dari padat menjadi gas dan meninggalkan garam.

Es permanen di Mars dan Bumi

“Kami tidak terlalu memikirkannya saat ini,” kata Pavlov, namun dia mengingat kerak tanah pada tahun 2019, ketika Spektrometer laser merdu SAM mendeteksi ledakan metana Tidak ada yang bisa menjelaskan.

“Saat itulah ide itu muncul di benak saya,” kata Pavlov. Saat itulah dia dan timnya mulai menguji kondisi di mana segel garam keras bisa terbentuk dan pecah.

Curiosity bertujuan untuk menjawab pertanyaan: Apakah Mars memiliki kondisi lingkungan yang tepat untuk mendukung bentuk kehidupan kecil yang disebut mikroba? Pada awal misinya, instrumen sains Curiosity menemukan bukti kimia dan mineralogi dari lingkungan masa lalu yang layak huni di Mars. Ia terus mengeksplorasi catatan berbatu dari masa ketika Mars bisa menjadi rumah bagi kehidupan mikroba. Kredit: NASA

Tim Pavlov menguji lima sampel permafrost yang dicampur dengan garam dengan konsentrasi berbeda yang disebut perklorat, yang tersebar luas di Mars. (Kemungkinan tidak ada lapisan es di Kawah Gale saat ini, tetapi anjing laut mungkin sudah terbentuk sejak lama ketika cuaca Gale lebih dingin dan lebih dingin.) Para ilmuwan memaparkan setiap sampel pada suhu dan tekanan udara yang berbeda di dalam Ruang Simulasi Mars Goddard milik NASA.

Secara berkala, tim Pavlov menyuntikkan neon, sebuah isotop metana, ke bawah sampel tanah dan mengukur tekanan gas di bawah dan di atasnya. Tekanan tinggi di bawah sampel menunjukkan bahwa gas terperangkap. Pada akhirnya, segel tersebut terbentuk dalam kondisi mirip Mars hanya dalam tiga hingga 13 hari dalam sampel yang mengandung konsentrasi perklorat 5% hingga 10%.

Ini adalah konsentrasi garam yang jauh lebih tinggi daripada yang diukur Curiosity di Kawah Gale. Namun regolit di sana kaya akan jenis mineral garam berbeda yang disebut sulfat, yang selanjutnya ingin diuji oleh tim Pavlov untuk melihat apakah mereka juga dapat membentuk segel.

Penjelajah Curiosity telah mencapai area yang diyakini terbentuk ketika iklim Mars sedang mengering.

Meningkatkan pemahaman kita tentang pembentukan metana dan proses penghancuran di Mars merupakan rekomendasi utama dari Tinjauan senior misi planet NASA tahun 2022Karya teoretis seperti karya Pavlov sangat penting dalam upaya ini. Namun, para ilmuwan mengatakan mereka juga memerlukan pengukuran metana yang lebih konsisten.

SAM hanya mencium bau metana beberapa kali dalam setahun karena sibuk melakukan tugas utamanya yaitu mengebor sampel dari permukaan dan menganalisis komposisi kimianya.

“Eksperimen metana membutuhkan banyak sumber daya, jadi kita harus sangat strategis ketika memutuskan untuk melaksanakannya,” kata peneliti utama SAM Charles Malespin dari Goddard University.

Namun, para ilmuwan mengatakan bahwa pengujian seberapa sering tingkat metana meningkat, misalnya, akan memerlukan instrumen permukaan generasi baru yang terus mengukur metana dari banyak lokasi di Mars.

“Beberapa pekerjaan metana harus diserahkan kepada pesawat ruang angkasa masa depan yang lebih fokus menjawab pertanyaan spesifik ini,” kata Vasavada.

Referensi: “Pembentukan dan stabilitas segel tanah asin dalam kondisi mirip Mars.” Implikasi fluktuasi metana di Mars oleh Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia Sanchez, Ariel Segelnytsky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Gosiewicz, dan Prabhakar. Misra, 09 Maret 2024, Jurnal Penelitian Geofisika: Planet.
doi: 10.1029/2023JE007841

Rasa ingin tahu dibangun oleh Laboratorium Propulsi Jet, yang dikelola oleh California Institute of Technology di Pasadena, California. JPL memimpin misi atas nama Direktorat Misi Sains NASA di Washington.