Studie sagt Curiosity die besten Zeiten für die Probenahme von Mars-Methan voraus

Seit Methan vor 20 Jahren zum ersten Mal in der Marsatmosphäre entdeckt wurde, haben Wissenschaftler damit zu kämpfen, seinen Ursprung und seinen Transport um den Roten Planeten aufzudecken. Messungen an Atmosphärenproben, die vom NASA-Rover Curiosity am Gale-Krater gesammelt wurden, zeigen Schwankungen des Methangehalts über Tage und Jahreszeiten hinweg, aber es hat sich als schwierig erwiesen, den Zeitpunkt und die Gründe für die Variabilität genau zu bestimmen. Diese möglicherweise von unterirdischen Mikroben erzeugten Emissionen könnten wichtige Beweise für Leben auf dem Mars liefern. Die Probenahme belastet jedoch die begrenzten Ressourcen von Curiosity. Daher ist es von größter Bedeutung, herauszufinden, warum Schwankungen auftreten und wann die Proben am besten erfasst werden sollten.

Laut einer aktuellen Studie unter der Leitung von John Ortiz, einem Doktoranden für Umweltingenieurwesen an der Johns Hopkins University, könnte barometrisches Pumpen dafür verantwortlich sein, in unregelmäßigen, aber vorhersehbaren Abständen Gase aus der Erdoberfläche in die Atmosphäre zu befördern. Dieser natürliche Mechanismus könnte wertvolle Informationen für die Curiosity-Mission enthalten, die sich derzeit im elften Jahr befindet.

„Barometrisches Pumpen ist ein Prozess, bei dem Schwankungen des atmosphärischen Drucks Gase aus unterirdischen Gesteinsporen an die Oberfläche drücken und ziehen können“, sagte Ortiz vom Department of Environmental Health and Engineering. „Genau wie auf der Erde werden die täglichen Änderungen des Atmosphärendrucks auf dem Mars größtenteils durch die Erwärmung durch die Sonne verursacht – kühlere Luft in der Nacht hat einen höheren Druck, wärmere Luft während des Tages hat einen niedrigeren Druck. Der Boden kann im Wesentlichen Gase wie Methan „ausatmen“. Sie drücken sie durch Brüche an die Oberfläche, wenn der Luftdruck niedrig ist, und ziehen sie wieder unter die Erde, wenn der Luftdruck hoch ist.

Die Ergebnisse des Teams erscheinen im Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten. Zu den Forschern gehörten Ortiz‘ ​​Kollegen von Johns Hopkins, dem Los Alamos National Laboratory, der Purdue University und dem Freshwater Trust.

Für ihre Untersuchung simulierten die Forscher mithilfe von Computermodellen, wie sich Methan unter der Marsoberfläche bewegt und wie es sich in der Atmosphäre vermischt. Anschließend verglichen sie ihre simulierten Methankonzentrationen mit den Messungen des Curiosity Rovers. Da das Wetter und der atmosphärische Druck auf dem Mars viel weniger chaotisch sind als auf der Erde, konnten die Forscher Vorhersagen über den atmosphärischen Methangehalt im Laufe der Zeit treffen.

Ein wichtiges Ergebnis der Computersimulationen der Forscher war eine „Methanwolke“ kurz vor dem Sonnenaufgang auf dem Mars – Informationen, die Curiosity bei der Durchführung einer Reihe von atmosphärischen Probenahmeexperimenten als Teil einer aktuellen Kampagne zur Charakterisierung von Methanfluktuationen am Gale-Krater leiten könnten.

„Unsere Arbeit schlägt mehrere wichtige Zeitfenster für die Datenerfassung durch Curiosity vor, von denen jedes das Potenzial hat, uns etwas anderes über Methanzirkulation und -transportprozesse zu sagen. Wir denken, dass diese die beste Chance bieten, den Zeitpunkt von Methanschwankungen einzuschränken und hoffentlich zu verkürzen.“ Linie bringt uns dem Verständnis, woher es auf dem Mars kommt, näher“, sagte Harihar Rajaram, Professor für Umweltgesundheit und Ingenieurwesen an der Johns Hopkins University und Doktorvater von Ortiz.

Zu den Autoren gehören: Kevin Lewis, außerordentlicher Professor an der Johns Hopkins University; Phillip Stauffer, Wissenschaftler am Los Alamos National Laboratory; Roger Wiens, Professor an der Perdue University; und Dylan Harp, ein Computerhydrologe bei Freshwater Trust.