Simulering av vinderosion på Mars. Kvartsampullen innehåller partiklar av olivinbasalt och en Mars-liknande atmosfär. Genom att skaka ampullen, forskarna simulerar vindgenererad saltning, dvs. att vinden gör att sandkornen gör korta hopp över ytan. Partiklarnas friktion skapar elektriska laddningar, och den gula stjärnan illustrerar att en argonatom har förlorat en elektron. De små elektriska laddningarna gör att partiklarna lyser något, som illustreras i de fyra bilderna till höger. Kredit:Mars Simulation Laboratory, Århus universitet
Processerna bakom utsläpp och konsumtion av metan på Mars har diskuterats sedan metan mättes för första gången för cirka 15 år sedan. Nu, en tvärvetenskaplig forskargrupp från Aarhus Universitet har föreslagit en tidigare förbisedd fysikalisk-kemisk process som kan förklara metans konsumtion.
För cirka 15 år sedan, man kunde för första gången läsa om metan i Mars atmosfär. Detta väckte stort intresse, även utanför de vetenskapliga kretsarna, sedan metan, baserat på vår kunskap om metan på jorden, anses vara en biosignatur, d.v.s. tecken på biologisk aktivitet och därmed liv.
Under de följande åren, man kunde läsa artiklar som omväxlande rapporterade om metans närvaro och frånvaro. Denna variation ledde till tvivel om noggrannheten av de första metanmätningarna. Nyligen genomförda mätningar av metan i Mars atmosfär har nu visat att dess dynamik är tillräckligt reell och att det ibland bara går att mäta mycket låga koncentrationer beror på en olöst mekanism som gör att metan försvinner från atmosfären och inte på en felmätning.
Metankällorna eller orsakerna till dess försvinnande har i nuläget inte identifierats. Speciellt det senare, det snabba försvinnandet av metan, saknar en rimlig mekanistisk förklaring. Den mest uppenbara mekanismen, nämligen den fotokemiska nedbrytningen av metan orsakad av UV-strålning, kan inte förklara metans snabba försvinnande, vilket är en förutsättning för att förklara dynamiken.
Erosion och kemi
Århusforskare har precis publicerat en artikel i tidskriften Ikaros där de föreslår en ny mekanism som kan förklara avlägsnandet av metan på Mars. I åratal, den multidisciplinära Marsgruppen har undersökt betydelsen av vinddriven erosion av mineraler för bildandet av reaktiva ytor under Marsliknande förhållanden. För det här syftet, forskargruppen har utvecklat utrustning och metoder för att simulera erosion på Mars i sina "jordiska" laboratorier.
Baserat på Mars-analoga mineraler som basalt och plagioklas, forskarna har visat att dessa fasta ämnen kan oxideras och gaser joniseras under erosionsprocesserna. Således, den joniserade metanen reagerar med mineralytorna och binder till dem. Forskargruppen har visat att kolatomen, såsom metylgrupp från metan, binder direkt till kiselatomen i plagioklas, som också är en dominerande komponent i Mars ytmaterial.
Det som forskarna ser i laboratoriet kan också förklara förlusten av metan på Mars. Genom denna mekanism, som är mycket effektivare än fotokemiska processer, metan kunde avlägsnas från atmosfären inom den observerade tiden och sedan avsättas i Mars ursprungsjord.
Påverkar möjligheten till liv
Forskargruppen har vidare visat att dessa mineralytor kan leda till bildning av reaktiva kemikalier som väteperoxid och syreradikaler, som är mycket giftiga för levande organismer, inkl. bakterie.
Gruppens resultat är viktiga för att bedöma möjligheten till liv på eller nära Mars yta. I ett antal uppföljande studier, forskarna ska nu undersöka vad som händer med den bundna metanen, och om erosionsprocessen förutom gaserna i atmosfären också förändras eller till och med helt tar bort mer komplext organiskt material, som antingen kan ha sitt ursprung på Mars själv eller har kommit till Mars som en del av meteoriter.
Resultaten har alltså en inverkan på vår förståelse av bevarandet av organiskt material på Mars och därmed den grundläggande frågan om liv på Mars – bland annat i samband med tolkningen av resultaten av den kommande ExoMars-rovern, som ESA förväntas landa på Mars 2021.
