ExoMars orbiter fortsætter jagten efter nøgletegn på liv på Mars

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter har sat nye øvre grænser for, hvor meget metan, ethan, ethylen og phosphin er i Mars atmosfære - fire såkaldte 'biomarkør' gasser, der er potentielle tegn på liv.

At søge efter biomarkører på Mars er et primært mål for ExoMars Trace Gas Orbiter. En vigtig biomarkør af interesse er metan, da meget af den metan, der findes på Jorden, produceres af levende ting eller geologisk aktivitet - og det samme kan være tilfældet for Mars.

'Methan-mysteriet' på Mars har været i gang i mange år, med modstridende resultater fra missioner, herunder ESA's Mars Express og NASA's Curiosity-rover, der fanger sporadiske spidser og gasudbrud i Mars' atmosfære, udsving både i kredsløb og på planetens overflade, tegn på gassen varierer med årstiderne, eller slet ikke observerer metan.

Tidligere estimater fra Mars og jordbaserede missioner spænder fra 0,2 op til 30 volumendele pr. milliard (ppbv), angiver op til 30 molekyler metan pr. milliard molekyler. Til reference, metan er til stede i jordens atmosfære med næsten 2000 ppbv.

Imidlertid, de første resultater fra Trace Gas Orbiter, rapporteret i april 2019, fandt ingen metan, i stedet for at beregne det, hvis tilstede, gassen skal have en maksimal koncentration på kun 0,05 ppbv.

"Vi har nu brugt Trace Gas Orbiter til at forfine den øvre grænse for metan på Mars yderligere, denne gang indsamler data for mere end 1,4 marsår – 2,7 jordår, " siger Franck Montmessin fra LATMOS, Frankrig, Co-Principal Investigator af Trace Gas Orbiter's Atmospheric Chemistry Suite (ACS) og hovedforfatter til en af ​​en trio af nye artikler om biomarkører fra mars.

"Vi fandt overhovedet ingen tegn på gassen, tyder på, at mængden af ​​metan på Mars sandsynligvis er endnu lavere end tidligere skøn antyder."

Da orbiterens instrumenter er meget følsomme, hvis metan er til stede, skal det have en overflod på mindre end 0,05 ppbv - og mere sandsynligt mindre end 0,02 ppbv, siger Franck og kolleger. Forskerne jagtede også efter tegn på metan omkring Curiositys hjem, Gale krater, og fandt intet, på trods af at roveren rapporterede om tilstedeværelsen af ​​metan der.

"Curiosity måler lige ved Mars' overflade, mens orbiteren måler nogle få kilometer over - så forskellen mellem disse to fund kan forklares ved, at enhver metan er fanget i den lavere atmosfære eller i umiddelbar nærhed af roveren, " tilføjer Franck.

Den tilsyneladende mangel på martian metan rapporteret af Franck og kolleger er understøttet af et papir, der bruger data fra orbiterens NOMAD (Nadir Occultation MARs Discovery) instrument, igen strækker sig over et helt marsår og leder efter metan og to andre biomarkører.

"Vi fandt heller ingen tegn på metan på Mars, og sæt en øvre grænse på 0,06 ppbv, hvilket stemmer overens med TGO's første resultater ved brug af ACS, " siger avisens hovedforfatter Elise Wright Knutsen, tidligere på NASAs Goddard Space Flight Center, OS., og nu hos LATMOS, Frankrig. "Ud over at søge efter global metan, vi ledte også efter lokaliserede faner på over 2000 steder på planeten og opdagede ikke noget - så hvis metan frigives på denne måde, det skal være sporadisk."

Ved siden af ​​metan, Elise og kolleger ledte efter to andre potentielle biomarkørgasser:ethan og ethylen. Disse molekyler forventes at opstå efter metan er nedbrudt af sollys, og så er spændende både i sig selv og i forbindelse med vores jagt på metan. Ethan- og ethylenmolekyler har også kort levetid, hvilket betyder, at hvis de findes i en planetarisk atmosfære, skal de for nylig være blevet frigivet eller skabt via en igangværende proces. Dette gør dem til fremragende sporstoffer for mulig biologisk eller geologisk aktivitet.

"Dette er ExoMars' første resultater på jagt efter disse to gasser, " siger Elise. "Vi opdagede heller ikke, og således indstille øvre grænser for ethan og ethylen til 0,1 og 0,7 ppbv, henholdsvis lav, men højere end vores grænser for metan."

Orbiteren har også været på jagt efter phosphin - en gas, der forårsagede et plask og stor kontrovers sidste år, da den angiveligt blev opdaget ved Venus. Det meste fosfin på Jorden er biologisk produceret, gør det til en spændende biomarkør i atmosfæren på jordiske planeter.

"Vi fandt ingen tegn på fosphin på Mars, siger Kevin Olsen fra University of Oxford, Storbritannien, og hovedforfatter af phosphinundersøgelsen. "Vores øvre grænser er ens for dem for ethan og ethylen - mellem 0,1 og 0,6 ppbv."

Søgen efter liv på Mars, eller dvælende signaturer af det, er et centralt mål for ExoMars-programmet, og især jagten på biomarkører er et primært mål for Trace Gas Orbiter. Den kommende ExoMars rover Rosalind Franklin, forventes lanceret i 2022, vil supplere TGO's jagt på biomarkører ved at grave ned i Mars-overfladen; underjordiske prøver kan være mere tilbøjelige til at bevare biomarkører, da materiale er afskærmet fra rummets barske strålingsmiljø.

"Uanset om der opdages biomarkører eller ej, disse fund er vigtige for vores forståelse af, hvilke processer der opstår, og som ikke gør, i Mars-atmosfæren – væsentlig information, når vi overvejer, hvor vi skal fokusere vores fortsatte undersøgelse af Mars, " tilføjer Håkan Svedhem, ESA-projektforsker for ExoMars Trace Gas Orbiter.

"Mange nøglespørgsmål er tilbage - f.eks. hvorfor ser Curiosity metan ved Gale Crater, mens vi ikke finder nogen i kredsløb? Kunne denne metan være kommet andre steder fra, eller kun findes på bestemte steder over hele planeten - eller kan en uventet proces ødelægge enhver metan, der er til stede, før vi kan opdage det?

Det bliver spændende at fortsætte med at samarbejde med missioner som Curiosity og Rosalind Franklin rovere, som begge har helt forskellige udsigtspunkter end en orbiter, for virkelig at finde ud af, hvad der sker i dette mystiske planetariske miljø."