Mars-kulkija Curiosity havaitsi Marsin kaasukehän metaanissa suuren vuosivaihtelun

Science-lehdessä 8. kesäkuuta 2018 julkaistu tutkimus kertoo, että NASAn Curiosity-kulkijan Galen kraatterissa tekemien havaintojen mukaan Marsissa on metaania ja sillä on selkeä vuosivaihtelu. Galen kraatterin alueella metaania on keskimäärin 0.41 ± 0.16 pbv (miljardisosaa kaasukehän paineeseen verrattuna), ja se vaihtelee vuoden aikana välillä 0.24–0.65 pbv. Curiosity on myös mitannut muutamia lyhytkestoisia, lähes kymmenkertaisia metaanipitoisuuksia. Metaanihavainnot on tehty runsaan viiden Maan vuoden, eli noin kolmen Marsin vuoden aikana.

Metaanihavaintoja on verrattu Marsin kaasukehän paineeseen, jolla on oma, noin 30 prosentin vuosittainen vaihtelu. Kaasukehän paineen mittaustarkkuus vaikuttaa suoraan metaanipitoisuuden tarkkuuteen.

"Jo aiemmin sekä Maan pinnalta että Marsia kiertävältä radalta tehdyissä mittauksissa on Marsin kaasukehässä havaittu olevan metaania. Nämä ovat olleet koko Marsia tai laajoja Marsin alueita koskevia havaintoja. Nämä etähavainnot ovat antaneet Curiosityn tuloksia korkeampia metaanipitoisuuksia, eikä havainnoissa ole näkynyt vuodenajan mukaista vaihtelua. Curiosityn havainnot ovat ainutlaatuisia siksi, että ne ovat paikallisia ja niissä näkyy selvä vuodenajan mukainen vaihtelu", sanoo tutkimuspäällikkö Ari-Matti Harri Ilmatieteen laitokselta.

Havaittu metaani voi olla biologista tai geologista alkuperää. Metaanin määrän vuodenaikaisvaihtelu on suurta, noin kertaluokkaa kolme. Suuri vaihtelu voi selittyä sillä, että metaania syntyy Marsissa pinnan alla, ja pintamateriaalin fysikaalis-kemialliset prosessit säätelevät kaasukehään pääsevää metaanin määrää vuodenaikaisvaihtelun tahdissa.

Ilmatieteen laitoksen laitteet Marsissa tuottavat uusia havaintosarjoja

Ilmatieteen laitos on toimittanut Curiosity-kulkijan paine- ja kosteusmittausinstrumentit (REMS-P ja REMS-H), jotka perustuvat Vaisala Oyj:n anturiteknologiaan. Instrumentit toimivat osana Marsin ympäristöä tutkivaa REMS instrumenttipakettia. 

REMS-H- ja REMS-P-mittalaitteet ovat tähän mennessä havainnoineet Marsin kaasukehän painetta ja kosteutta yli 2 000 Marsin päivää, eli noin kolme Marsin vuotta. Näin on saatu vuosina 1976–82 toimineiden Viking-laskeutujien jälkeen toinen mittaussarja, joka kattaa usean Marsin vuoden.

"Havaintojen avulla tutkitaan Marsin kaasukehän käyttäytymistä sekuntien mittakaavasta Marsin vuodenaikojen vaihteluun. Vertaamalla Viking-laskeutujien ja Curiosityn havaintosarjoja yhdessä kiertoratahavaintojen kanssa pystytään myös tutkimaan Marsin ilmaston muutosta viimeisen 40 vuoden aikana", Harri sanoo.

Marsin kaasukehä muistuttaa Maan ilmakehää

Marsin hiilidioksidista koostuva kaasukehä on kuiva, kylmä ja noin 100 kertaa harvempi kuin maan ilmakehä. Maan ja Marsin lähes samansuuruinen kiertoakselin kallistuskulma ja vuorokauden pituus johtavat siihen, että Maan ja Marsin kaasukehät käyttäytyvät samalla tavoin.

"Maan ja Marsin ilmakehien samanlaiset piirteet antavat aiheen vertailevaan planeettatutkimukseen: tutkimalla Marsia voimme oppia jotakin uutta myös maapallosta ja sen ilmakehästä. Tämä on Ilmatieteen laitoksen kannalta merkittävä tutkimuskohde", tutkimusprofessori Ari-Matti Harri korostaa.

Kaasukehien samankaltaisuus on mahdollistanut lisäksi sen, että Ilmatieteen laitos on yhdessä Helsingin yliopiston kanssa siirtänyt muun muassa Pohjoismaissa käytetyn sää-ennustemalli HIRLAMin toimimaan Marsissa tutkimuskäytössä.

Kuva: Metaanin keskimääräinen määrä Marsin kaasukehässä vuodenajan funktiona.

Lisätietoja:

Tutkimuspäällikkö Ari-Matti Harri, puh. 050 337 5623, Ari-Matti.Harri@fmi.fi

Webster, C. et al., Background Levels of Methane in Mars' Atmosphere Show Strong Seasonal Variations, Science, 8.6.2018. http://science.sciencemag.org/content/360/6393/1093

NASAn MSL-verkkosivut:  www.nasa.gov/msl/