Metán na Marse. Geológia alebo biológia?

Nové výsledky amerických planetológov zrejme už definitívne potvrdili spochybňované pozorovania metánu v ovzduší Marsu. Na Zemi tento plyn - mimochodom hlavná zložka zemného plynu, „aby sme boli aktuálni" - vzniká viacerými geologickými procesmi. No z vyš

Najväčšie množstvo metánu, namerané v ovzduší Marsu počas tamojšieho leta v roku 2003, je na tomto glóbe červenej planéty vyznačené štýlovo - práve červenou farbou.(Zdroj: NASA)

e 90-percent biologickými. Týkajú sa mikróbov i mnohobunkových organizmov.

Nech už je ale príčina geologická či biologická, musí to byť priebežný, alebo aspoň opakovaný proces. Metán, molekula z jedného atómu uhlíka a štyroch vodíka, je totiž v zemskom i marsovskom ovzduší nestabilný. Rýchlo ho rozkladá samotné slnečné žiarenie. Výskyt metánu teda naznačuje, že ho čosi do ovzdušia dopĺňa.

Vzduch pre Marťanov

Ak sa niekedy zrealizujú zatiaľ prevažne sci-fi úvahy o spozemšťovaní (terraforming) vesmírnych telies, priblížení pomerov na ich povrchu pozemským, ponúka sa najmä Mars. Nezaškodilo by to ani ako „backup" ľudstva, keďže máme vlohy robiť nezodpovedné veci a existujú i prírodné hrozby, ako zrážka Zeme s veľkou planétkou.

Spozemšťovanie zahŕňa úpravu ovzdušia v štýle kultového hollywoodského filmu Total Recall. Na Marse ho dnes tvorí z vyše 95-percent oxid uhličitý, z 2,7-percenta dusík a z 1,6-percenta argón. Molekulárneho kyslíka je približne 0,13-percenta, oxidu uhoľnatého 0,07-percenta a vodnej pary, napriek sezónnemu kolobehu vody medzi tuhým a plynným skupenstvom, nanajvýš 300-milióntin.

Metánu, teda redukčného plynu, vznika procesmi v natoľko oxidovanom ovzduší zanedbateľne málo. Tak či onak, z marsovského ovzdušia ho do niekoľkých storočí (udáva sa 350 rokov) odstráni ultrafialové žiarenie Slnka.

Môže to prebiehať podstatne rýchlejšie, ak sa na povrchu planéty, alebo na čiastočkách prachu, roznášaného vetrami, vyskytujú silne oxidujúce látky. (Sondy Viking 1 a 2 jednu takú látku objavili už v roku 1976, najpravdepodobnejšie peroxid vodíka, sonda Phoenix zasa vlani perchlorát.)

Metán teda musí do ovzdušia pribúdať z povrchu, alebo skôr spod neho. Pred rokom 2003 vlastne ani nik na Marse metán nepozoroval, všetky všeobecné i priamo na tento plyn zamerané pátrania zostávali bezvýsledné.

Konečne metán...

Počínajúc týmto rokom ale metán v marsovskom ovzduší zachytili nezávisle na sebe hneď tri vedecké tímy, jednak pomocou ďalekohľadov na zemskom povrchu, jednak kozmických sond, predovšetkým európskej Mars Express.

Lenže vzápätí sa objavili kritiky, ktoré to či ono pozorovanie spochybnili. Buď pre nízku hodnotu pomeru signálu k šumu v údajoch, alebo pre malé pokrytie povrchu Marsu meraniami, prípadne pre malé časové pokrytie cyklu marsovských sezón, ako aj pre fakt, že určili hornú hranicu obsahu metánu, nie jeho skutočné množstvo.

(Mars má vďaka sklonu rotačnej osi podobné ročné obdobia, aké poznáme na Zemi, avšak vzhľadom na takmer dvojnásobne dlhší obeh Marsu okolo Slnka - marsovský rok - úmerne dlhšie. Okrem toho sú vplyvom istých prvkov pohybov planéty nerovnako dlhé na jej severnej respektíve južnej pologuli i celkove.)

Jeden z tímov, ktorý pracoval s pozemskými ďalekohľadmi a svoje pozorovania dosiaľ prezentoval predbežne, napokon uverejnil úplné výsledky a tie už pôsobia presvedčivo. Vedie ho Michael Mumma z Goddardovho strediska pre kozmické lety NASA v Greenbelte (štát Maryland, USA). Článok vyšiel v online sekcii časopisu Science.

Pohľady z havajskej sopky

Títo bádatelia objavili v roku 2003 metán na severnej pologuli Marsu, kde vtedy vládlo leto. Nielen to: lokalizovali jeho zdroje na povrchu planéty a určili ich výdatnosť, ako aj zmeny výdatnosti s ročným obdobím. Konkrétne od jarnej rovnodennosti po neskoré leto.

Dokopy preskúmali približne 90-percent plochy Marsu počas časového rozpätia vyše troch marsovských rokov, ktoré zodpovedalo približne siedmim pozemským rokom (1 marsovský rok = cca 687 pozemských dní).

Použili spektrometre s vysokým rozlíšením, čiže prístroje na meranie vlastností svetla, predovšetkým intenzity, v určitom rozpätí vlnových dĺžkok - tu infračerveného.

Prvý bol umiestnený na špeciálnom ďalekohľade NASA pre infračervené pozorovania IRTF (Infrared Telescope Facility, Zariadenie infračerveného ďalekohľadu) s priemerom zrkadlového objektívu 3-metre, druhý na ďalekohľade Keck-2, ktorý je s dvojčaťom Keck-1 stále najväčší ďalekohľad na svete v plnej prevádzke - priemer ich zrkadlových objektívov je 10-metrov. IRTF i Keckove ďalekohľady tvoria súčasť havajského observatória Mauna Kea.

Vedci v získaných spektrách čiže rozloženom svetle Marsu súbežne zachytili viacero charakteristických príznakov metánu, nie iba jeden, čo zvyšuje spoľahlivosť údajov.

mars_metan2.jpg

Ďalekohľady, ktoré - ako sa zdá - definitívne doložili výskyt metánu na Marse. Keck-2 (používa sa aj označenie Keckových ďalekohľadov rímskymi číslicami) je vpravo od stredu, IRTF celkom vpravo. Vľavo od Keck-2 je Keck-1 a celkom vľavo japonský národný ďalekohľad Subaru. Všetky sú umiestnené vyše štyri tisíce metrov nad morom na vrchole vyhasnutej havajskej sopky Mauna Kea. Popri nich je tam ešte rad ďalších špičkových prístrojov.

Foto: University of Hawaii

mars_metan3.jpg

Detektory na zadnej strane ďalekohľadu IRTF.

Foto: NASA/University of Hawaii

Kde a koľko

Pri analýze sa sústredili na štyri pozorovania: jedno v januári a dve v marci 2003, a štvrté vo februári 2006. Prvé tri zodpovedali skorému a neskorému letu, posledné skorej jari na Marse.

V roku 2003 odhalili rozsiahly chochol metánu, ktorý sa tiahol cez plochu až 60 x 60 stupňov areografickej čiže marsografickej dĺžky a šírky. Skladal sa z niekoľkých hustejších zón. V roku 2006 bol metánový signál veľmi slabý.

V roku 2003 od skorého do neskorého leta zosilnel, z čoho vyplýva väzba výronu metánu na ročné obdobie, konkrétne leto, teda časové rozpätie, keď je v príslušnej oblasti najteplejšie.

Vedci získavali spektrum plochy 948-kilometrov (areografická dĺžka) x 586-kilometrov (areografická šírka). Zo znakov chochola vyplývalo, že pochádza z vymedzeného miestneho či regionálneho zdroja respektíve viacerých zdrojov, pričom metán následne rozptyľujú vzdušné prúdy.

Zdroje sú najmenej dva. Prvý so stredom pri 30-tom stupni severnej areografickej šírky a 260-tom stupni západnej areografickej dĺžky, druhý stredom pri rovníku a 310-tom stupni západnej areografickej dĺžky. S rozmermi 60 x 60 stupňov sú zlučiteľné chocholy, ktoré by vzišli z oboch týchto zdrojov.

Celkovú hmotnosť metánu v chochole zo severného marsovského leta v roku 2003 bádatelia odhadli na 42-tisíc ton, v hlavnej zóne na 19-tisíc ton. Rozsah uvoľňovania metánu vychádza na vyše 0,63-kilogramu za sekundu.

Vedci to porovnali s priesakmi podzemných uhľovodíkov v Coal Oil Point pri kalifornskom meste Santa Barbara, kde uniká 0,4- až 1-kilogram metánu za sekundu.

mars_metan4.jpg

Obsah metánu v ovzduší Marsu počas miestneho leta na severnej pologuli v roku 2003. Vpravo dole je farebná škála, ktorá udáva jeho podiel v miliardtinách.

Ilustrácia: NASA

mars_metan8.jpg

Mapa Marsu s vyznačenými miestami pristátia všetkých sond, ktoré dosiaľ na Marse úspešne pracovali. Oblasť, o ktorú ide v tomo článku, sa nachádza vpravo od stredu.

Ilustrácia: NASA

Rýchle pribúdanie, rýchle miznutie

Zdroje očividne aktivuje letné oteplenie, ktoré prepojí oblasť pod zmrznutou pôdou cez pukliny a póry hornín na útesoch či stenách kráterov, prípadne zohriatím samotného povrchu, s ovzduším Marsu.

Konkrétne bolo v marsovskom lete 2003 najviac metánu zaznamenaného nad oblasťou Terra Sabae (tu aj so zvýšeným množstvom vodnej pary), ktorá leží východne od známejšej Arabia Terra, ďalej v Nili Fossae a napokon na juhovýchode Syrtis Major.

Michael Mumma s kolegami zvlášť zdôrazňuje skutočnosť, že práve v Nili Fossae nedávno sondy Mars Express a Mars Reconnaissance Orbiter odhalili hojné zastúpenie minerálov, ktoré vznikli spolupôsobením vody. (Písali sme o tom v tejto sekcii 29. 12. 2008.)

Tamojšie horniny môžu byť prepojené s podpovrchovým materiálom, ktorý obsahuje veľa prchavých látok, vrátane vodnej pary a metánu. Podobný záver vyplýva aj zo vzhľadu terénu na juhovýchode Syrtis Major.

Pozoruhodné je porovnanie metánového maxima v roku 2003 s jeho minimom v roku 2006: metán z ovzdušia Marsu mizne veľmi rýchlo, už za asi polovicu pozemského roka, nanajvýš za niekoľko pozemských rokov.

Určite oveľa rýchlejšie, ako keby sa v ovzduší rozkladal iba fotochemicky. Metán zreteľne likviduje čosi asi stokrát účinnejšie ako ultrafialové žiarenie Slnka. Podľa všetkého sú to spomenuté silné oxidanty (peroxid vodíka, perchlorát) na zrnkách prachu zvíreného vetrami, zvlášť počas sezónnych silných búrok.

mars_metan5.jpg

Tri oblasti, nad ktorými sa vyskytuje najviac metánu. Nad ľavým panelom je farebná škála, ktorá udáva množstvo vzdušného metánu v miliardtinách. Na pravom paneli je naznačený geologický kontext, pri oblasti A (Terra Sabae) ide najmä o vodík pod povrchom, pri oblasti B1 (Nili Fossae) o hydrátované minerály, pri oblasti B2 (Syrtis Major) o prchavé látky tesne pod povrchom, skratky Npld a Nple pri A a B1 označujú geologicky veľmi starý (3,6- až 4,5-miliardy rokov) terén z čias, keď bolo na Marse teplejšie a vlhlejšie - tento terén sčasti prekryli mladšie (3,1- až 3,6-miliardy rokov) sopečné nánosy vyvrhnuté zo Syrtis Major.

Ilustrácia: M. Mumma et al./NASA

Na Marse ako na Zemi?

Odkiaľ sa ale metán na Marse berie? Vznikol už kedysi dávno a teraz sa iba sezónne uvoľňuje spod marsovského povrchu? Alebo vzniká priebežne, hoci sa uvoľňuje takisto sezónne, v obidvoch prípadoch vtedy, keď sa roztopia určité „zátky" v marsovskom povrchu?

Možno uvažovať o jeho pôvode geologickom i biologickom. Medzi geologické príčiny sa v marsovskom kontexte podľa pozemských príkladov ráta produkcia metánu v magme či pri premenách čadiča. Medzi biologické látková výmena takzvaných metanogénnych baktérií, ktoré na Zemi žijú hlboko pod povrchom, ale aj v permafroste.

V severskej tundre produkuje permafrost až vyše tri gramy metánu na meter štvorcový ročne. Metánový chochol pozorovaný na Marse by vysvetlila aj tisíckrát menšia produktivita. Pozemské hlbinné mikróby využívajú ako zdroj energie vodík z rozkladu vody rádioaktivitou minerálov a pri látkovej výmene redukujú oxid uhličitý na metán.

Napríklad vo Witwatersrandskej panve (Juhoafrická republika) sa to deje až tri kilometre pod povrchom. Bakteriálne spoločenstvá sú tam prakticky izolované od povrchu, a tým aj od fotosyntézy, celé milióny rokov. Baktérie a iné mikróby pritom v hojnom počte žijú ešte hlbšie pod povrchom súše, ako aj pod oceánskym dnom.

Michael Mumma s kolegami preto nevylučujú, že na Marse jestvujú analogické mikrobiálne spoločenstvá - hlboko pod povrchom, kde je voda kvapalná, energiu dodáva rádioaktívny rozpad či tok zvyškového tepla od stredu Marsu a ako zdroj uhlíka je naporúdzi oxid uhličitý.

Plynné produkty látkovej výmeny sa tam môžu hromadiť a keď letné zohriatie povrchu otvorí póry a pukliny v horninách na útesoch či stenách kráterov a kaňonov, uniknú do ovzdušia.

mars_metan6.jpg

Záber na úsek v Nili Fossae - tmavšie odtiene patria sopečným horninám, svetlejšie tým s vyšším obsahom ílu, na vzniku ktorých sa podieľala voda.

Foto: NASA

mars_metan7.jpg

Porovnanie veľkostí MSL (vľavo) a prieskumného vozidla typu MER (Mars Exploration Robot), do ktorého patria Spirit a Opportunity, aktuálne pôsobiace na Marse.

Ilustrácia: NASA

Nili Fossae? Nili Fossae!!!

Pravidlo maximálnej úspornosti a triezvosti pri tvorbe vedeckých vysvetlení (zosobnené takzvanou Ockhamovou či Occamovou britvou) káže aktuálne pátrať najmä po geologickom vysvetlení. Veď analógie pozemských geologických pomerov sú už na Marse doložené. Metán v Syrtis Major sa nachádza nad tamojšou štítovou sopkou, v Nili Fossae zasa nad minerálmi a horninami, ktoré vznikli v prítomnosti vody.

Analógie pozemskej biológie oproti tomu zatiaľ na Marse nepoznáme - to samozrejme neznamená, že netreba myslieť aj na ne, v tejto chvíli ale až v druhom rade.

Ako sme uviedli v citovanom decembrovom článku o objave uhličitanov na Marse, oblasť Nili Fossae vypadla z výberu cieľov pre pristátie novej marsovskej sondy NASA (vlastne medzinárodnej) Mars Science Laboratory (MSL).

Lenže tá po v novembri 2008 oznámenom odklade odštartuje až na jeseň 2011. Pribúdajú hlasy, aby po objavoch uhličitanov a metánu v či nad Nili Fossae pristála práve tam. MSL je robotické výskumné vozidlo, výrazne väčšie ako vozidlá Spirit a Opportunity, ktoré práve na Marse - ako malé technické „zázraky" - slávia piate výročie.

Hlavný zdroj: Science Express z 15. januára 2009.

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

KOMENTÁRE

Ľutujem, že som vám zabil brata

Aké ponaučenia sa dajú odniesť zo straty blízkeho?

KOŠICE KORZÁR

Vodárne predali pozemky developerovi. Ich šéf tam kúpil 24 bytov

Hreha: Byty sú moja súkromná vec.

TV

Lúčničiari naposledy vzdali hold majstrovi Nosáľovi

Posledná rozlúčka s profesorom sa konala v národnom divadle.

Neprehliadnite tiež

V sobotu v noci vrcholí meteorický roj Južné Delta Akvaridy

Úkaz sa najlepšie pozoruje v skorých ranných hodinách pred svitaním.

Alkohol ochraňuje pred cukrovkou viac ženy ako mužov. Nesmú však piť pivo

Na riziko vzniku cukrovky vplýva každý druh alkoholu inak.

Zmena klímy sa môže začať poháňať sama. Ak sa zobudí metán

Permafrost, ktorý sa začína meniť na švajčiarsky ementál, dokáže zohriať atmosféru ešte viac ako oxid uhličitý.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Vyberte si dovolenku na Silvestra už teraz
  2. Tipy na rodinné výlety autom po Slovensku
  3. Recept na príjemné ráno od „majstra rozkoší“ Daniela Nekonečného
  4. Odteraz pri volaniach už nemusíte rátať minúty
  5. Ako pracujú horskí záchranári? Tieto veci by ste nemali podceniť
  6. Návod, ako získať maximum pri nákupoch s kreditkou
  7. Mexická Oaxaca: Vonia čokoládou a jedinečnými pyramídami
  8. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade
  9. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku
  10. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky
  1. Equadiff 2017 – svetová konferencia o diferenciálnych rovniciach
  2. Priemerné ceny bytov v júni boli vyššie ako pred rokom
  3. Problémy s počatím? Čo vás čaká na ceste za dvomi čiarkami
  4. Vyberte si dovolenku na Silvestra už teraz
  5. Tipy na rodinné výlety autom po Slovensku
  6. Modesta Real Estate sprostredkovala pre Emil Frey halu v P3
  7. Recept na príjemné ráno od „majstra rozkoší“ Daniela Nekonečného
  8. K-Classic – značka, ktorá pomáha!
  9. Pred 25 rokmi musela byť jazdenka zo západu
  10. Odteraz pri volaniach už nemusíte rátať minúty
  1. Odteraz pri volaniach už nemusíte rátať minúty 10 548
  2. Ako pracujú horskí záchranári? Tieto veci by ste nemali podceniť 4 753
  3. Návod, ako získať maximum pri nákupoch s kreditkou 4 378
  4. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky 4 107
  5. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade 3 830
  6. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku 2 661
  7. Mexická Oaxaca: Vonia čokoládou a jedinečnými pyramídami 2 628
  8. Tipy na rodinné výlety autom po Slovensku 2 586
  9. Vietnam: Krajina, ktorá rozmazná jedlom a uchváti históriou 2 176
  10. Nenaleťte pochybným predajcom jazdeniek 2 103