ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter har satt nya övre gränser för hur mycket metan, etan, Eten och fosfin finns i mars-atmosfären – fyra så kallade "biomarkör"-gaser som är potentiella tecken på liv.

Att söka efter biomarkörer på Mars är ett primärt mål för ExoMars Trace Gas Orbiter. En viktig biomarkör av intresse är metan, eftersom mycket av metanet som finns på jorden produceras av levande varelser eller geologisk aktivitet – och detsamma kan vara sant för Mars.

"Metanmysteriet" på Mars har pågått i många år, med motsägelsefulla fynd från uppdrag inklusive ESA:s Mars Express och NASA:s Curiosity-rover som fångar sporadiska toppar och gasskurar i Mars atmosfär, fluktuationer både i omloppsbana och på planetens yta, tecken på att gasen varierar med årstiderna, eller inte observera någon metan alls.

Tidigare uppskattningar från Mars och markbaserade uppdrag sträcker sig från 0,2 upp till 30 delar per miljard i volym (ppbv), indikerar upp till 30 molekyler metan per miljard molekyler. Som referens, metan finns i jordens atmosfär med nästan 2000 ppbv.

Dock, de första resultaten från Trace Gas Orbiter, rapporterade i april 2019, såg ingen metan, räknar istället ut det, om närvarande, gasen måste ha en maximal koncentration på bara 0,05 ppbv.

"Vi har nu använt Trace Gas Orbiter för att förfina den övre gränsen för metan på Mars ytterligare, denna gång samlar vi in ​​data för över 1,4 marsår – 2,7 jordår, " säger Franck Montmessin från LATMOS, Frankrike, Medförfattare för Trace Gas Orbiters Atmospheric Chemistry Suite (ACS) och huvudförfattare till en av en trio av nya artiklar om biomarkörer från mars.

"Vi hittade inga tecken på gasen alls, vilket tyder på att mängden metan på Mars sannolikt är ännu lägre än vad tidigare uppskattningar antyder."

Eftersom orbiterns instrument är mycket känsliga, om metan är närvarande måste det finnas i ett överflöd på mindre än 0,05 ppbv – och mer sannolikt mindre än 0,02 ppbv, säger Franck och kollegor. Forskarna jagade också efter tecken på metan runt Curiositys hem, Gale krater, och hittade ingenting, trots att rovern rapporterade förekomsten av metan där.

"Kuriositet mäter precis vid Mars yta medan omloppsbanan gör mätningar några kilometer ovanför - så skillnaden mellan dessa två fynd kan förklaras av eventuell metan som fångas i den lägre atmosfären eller omedelbar närhet av roveren, tillägger Franck.

Den uppenbara bristen på martian metan som rapporterats av Franck och kollegor stöds av ett papper som använder data från orbiterns NOMAD (Nadir Occultation MARs Discovery) instrument, återigen spänner över ett helt marsår och letar efter metan och två andra biomarkörer.

"Vi hittade heller inga tecken på metan på Mars, och ställ in en övre gräns på 0,06 ppbv, vilket stämmer överens med TGO:s första resultat med användning av ACS, " säger tidningens huvudförfattare Elise Wright Knutsen, tidigare på NASA:s Goddard Space Flight Center, U.S., och nu på LATMOS, Frankrike. "Utöver att söka efter global metan, vi letade också efter lokaliserade plymer på över 2000 platser på planeten och upptäckte ingenting — så om metan släpps ut på detta sätt, det måste vara sporadisk."

Vid sidan av metan, Elise och kollegor letade efter två andra potentiella biomarkörgaser:etan och eten. Dessa molekyler förväntas uppstå efter att metan bryts ned av solljus, och så är spännande både i sin egen rätt och i samband med vår jakt på metan. Etan- och etenmolekyler har också kort livslängd, vilket innebär att om de finns i en planetarisk atmosfär måste de nyligen ha släppts eller skapats via en pågående process. Detta gör dem till utmärkta spårare av möjlig biologisk eller geologisk aktivitet.

"Det här är ExoMars första resultat på jakt efter dessa två gaser, " säger Elise. "Vi upptäckte inte heller, och så sätt övre gränser för etan och eten till 0,1 och 0,7 ppbv, respektive — låg, men högre än våra gränser för metan."

Orbiter har också varit på jakt efter fosfin - en gas som orsakade ett stänk och stor kontrovers förra året när den påstås ha upptäckts vid Venus. Det mesta av fosfin på jorden produceras biologiskt, vilket gör det till en spännande biomarkör i atmosfären på jordiska planeter.

"Vi hittade inga tecken på fosfin på Mars, säger Kevin Olsen från University of Oxford, STORBRITANNIEN, och huvudförfattare till fosfinstudien. "Våra övre gränser är liknande för etan och eten - mellan 0,1 och 0,6 ppbv."

Jakten på liv på Mars, eller kvardröjande signaturer av det, är ett centralt mål för ExoMars-programmet, och jakten på biomarkörer i synnerhet är ett primärt mål för Trace Gas Orbiter. Den kommande ExoMars rover Rosalind Franklin, kommer att lanseras 2022, kommer att komplettera TGO:s jakt på biomarkörer genom att gräva ner i marsytan; underjordiska prover kan vara mer benägna att behålla biomarkörer, eftersom materialet är avskärmat från rymdens hårda strålningsmiljö.

"Oavsett om biomarkörer detekteras eller inte, dessa fynd är viktiga för vår förståelse av vilka processer som sker, och som inte gör det, i Mars atmosfär – viktig information när vi överväger var vi ska fokusera vår fortsatta undersökning av Mars, tillägger Håkan Svedhem, ESA-projektforskare för ExoMars Trace Gas Orbiter.

"Många nyckelfrågor kvarstår - till exempel, varför ser Curiosity metan vid Gale Crater, medan vi inte hittar någon i omloppsbana? Kan detta metan ha kommit från någon annanstans, eller bara hittas på vissa platser över hela planeten – eller kan en oväntad process förstöra all metan som finns innan vi kan upptäcka den?

Det ska bli spännande att fortsätta att samarbeta med uppdrag som Curiosity och Rosalind Franklin rovers, som båda har helt olika utsiktspunkter än en omloppsbana, för att verkligen slå fast vad som händer i denna mystiska planetariska miljö."