Záhada metanu na Marsu nevyřešena, přibyla další: nárůst kyslíku

Vůbec poprvé v historii kosmického výzkumu vědci měřili sezónní změny obsahu plynů, které se nacházejí v ovzduší Marsu, přímo nad povrchem kráteru Gale, kde přistála pojízdná vědecká laboratoř Curiosity. Výsledkem toho je záznam něčeho poněkud nepochopitelného: kyslík sloužící na Zemi k dýchání se zde chová takovým způsobem, že to doposud vědci nemohou vysvětlit pomocí známých chemických procesů.

V průběhu tří roků na Marsu (to odpovídá zhruba šesti pozemským rokům) vědecký přístroj SAM (Sample Analysis at Mars), což je pojízdná chemická laboratoř uvnitř roveru NASA s názvem Curiosity, občas nasával vzduch v kráteru Gale a analyzoval jeho složení. Výsledkem je potvrzení složení marťanské atmosféry nad povrchem planety: 95 % objemových oxidu uhličitého (CO₂), 2,6 % molekulárního dusíku (N₂), 1,9 % argonu (Ar), 0,16 % molekulárního kyslíku (O₂) a 0,06 % oxidu uhelnatého (CO). Vědci rovněž odhalili, jak se molekuly v ovzduší Marsu promíchávají a cirkulují v důsledku změn atmosférického tlaku během roku. K těmto změnám dochází, když oxid uhličitý v zimním období vymrzá v oblasti pólů, a tudíž dochází k poklesu tlaku nad planetou jako důsledek nového rozdělení atmosféry. Když se oxid uhličitý začne na jaře a v létě vypařovat a následně promíchávat s ovzduším, dochází zase k vzestupu atmosférického tlaku.

V průběhu tohoto experimentu astronomové zjistili, že dusík a argon sledují očekávaný sezónní průběh: jejich koncentrace v kráteru Gale vzrůstají a klesají v průběhu roku úměrně tomu, jak velké množství oxidu uhličitého je momentálně v ovzduší. Vědci očekávali, že kyslík se bude chovat stejně. Ale není tomu tak. Místo toho množství kyslíku v ovzduší stoupá během jara a léta až o 30 % a následně klesá na podzim zpět na hodnoty předpovězené na základě známých chemických procesů. Tento charakter se opakoval každé jaro, i když množství kyslíku doplňovaného do atmosféry kolísalo, z čehož vyplývá, že „něco“ jej vyprodukovalo a pak jej zase spotřebovalo.

„Když jsme to spatřili vůbec poprvé, bylo to velmi udivující,“ říká Sushil Atreya, profesor klimatologie a kosmických věd na University of Michigan, Ann Arbor. Sushil Atreya je spoluautorem článku publikovaného 12. 11. 2019 v časopise Journal of Geophysical Research: Planets.

Jakmile vědci objevili záhadu s kyslíkem, odborníci na planetu Mars se dali do práce, aby se tento problém pokusili vyřešit. Nejprve několikrát překontrolovali přesnost měření přístroje SAM, tzv. kvadrupólového hmotového spektrometru, který je používán ke studiu složení atmosféry. Přístroj byl v pořádku. Zvažovali také možnost, že molekuly oxidu uhličitého nebo vody mohou uvolňovat kyslík, když jsou v atmosféře rozkládány působením slunečního záření, což by mohlo vést k jeho přechodnému zvýšení. Avšak to by vyžadovalo pětkrát větší množství vody v ovzduší k uvolnění dodatečného množství kyslíku a oxid uhličitý je rozkládán příliš pomalu, než aby generoval potřebné množství kyslíku v tak krátké době. A jakým způsobem by mohlo dojít ke snížení množství kyslíku? Může sluneční záření rozkládat molekuly kyslíku na dva samostatné atomy, které jsou pak odvanuty do kosmického prostoru? Nikoliv, uzavírají vědci, protože by trvalo přinejmenším 10 roků, než by se v průběhu tohoto procesu kyslík rozptýlil.

„Zápasíme s tímto problémem, abychom jej vysvětlili,“ říká Melissa Trainer, planetoložka z NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, která vedla tento výzkum. „Skutečnost, že chování kyslíku není úplně stejné každou sezónu, nás nutí se domnívat, že to není problém, který souvisí s dynamikou atmosféry. Může se jednat o nějaké neznámé chemické zdroje, ale zatím stále ještě nemůžeme tuto záhadu vysvětlit.“

Pro vědce, kteří zkoumají Mars, je příběh kyslíku velmi podobný výskytu metanu. Metan je neustále přítomen v ovzduší planety nad kráterem Gale v tak malém množství (v průměru 0,00000004 %), že to je stěží rozpoznatelné pro většinu vědeckých přístrojů dopravených na rudou planetu. Stále ještě probíhají měření pomocí laserového spektrometru Tunable Laser Spectrometer, který je součástí aparatury SAM. Přístroj odhalil, že zatímco množství metanu stoupá a klesá sezonně, jeho zvýšené množství až o 60 % se z nevysvětlitelných důvodů objevuje v letních měsících. (Ve skutečnosti metan dosahuje maxima náhodně a dramaticky. Vědci se pokoušejí zjistit, proč tomu tak je.)

S novými poznatky o přítomnosti kyslíku, které jsou k dispozici, se tým Melissy Trainer zajímá, jestli chemické složení podobné tomu, které je hnacím motorem přirozených sezonních změn metanu, může rovněž vést ke změnám v obsahu kyslíku. Alespoň občas oba tyto plyny, jak se ukázalo, vykazují souhlasné změny společně.

„Začínáme pozorovat provokující korelace mezi metanem a kyslíkem po velkou část marťanského roku,“ říká Sushil Atreya. „Domnívám se, že se jedná o něco velmi důležitého. Jenom nemáme doposud žádnou odpověď. Nikdo ji nemá.“

Kyslík a metan mohou být produkovány jak biologicky (například mikroorganismy), tak i neživou přírodou (při chemických reakcích souvisejících s vodou a horninami). Vědci zvažují všechny možnosti, i když nemají žádné přesvědčivé důkazy o biologické aktivitě na Marsu. Rover Curiosity není vybaven přístroji, které by mohly definitivně říci, zda zdroj metanu či kyslíku na Marsu je biologického nebo geologického původu. Vědci se domnívají, že nebiologické vysvětlení je mnohem pravděpodobnější a pilně pracují na plném pochopení tohoto problému.

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/with-mars-methane-mystery-unsolved-curiosity-serves-scientists-a-new-one-oxygen

autor: František Martinek