歐洲與俄羅斯聯手探測火星甲烷氣體的來源
4月初,火星微量氣體任務衛星(Trace Gas Orbiter,簡稱 TGO)抵達火星上空的指定環形軌道。 4月21日起,衛星開始收集關於火星甲烷氣體的科學數據。
火星微量氣體任務衛星是歐洲太空總署與俄羅斯聯邦航天局(Roscosmos)合作的火星外太空生物探測任務(Exobiology on Mars,簡稱 ExoMars)的一部分,在2016年3月發射升空,同年10月進入火星軌道。在環繞火星一千週後,這個3.5噸重的衛星到達了研究火星大氣的理想位置,並已經準備好進行第一次科學探測。
火星微量氣體任務衛星是首個專門設計用來研究火星甲烷的衛星,它有望解決火星科學中最具爭議性的謎題之一:火星上的甲烷究竟起源何處?
火星的大氣幾乎全是二氧化碳,甲烷與水蒸氣、臭氧一起,在火星乾燥寒冷大氣中所佔比例不到1%。但研究人員對甲烷尤其感興趣,因為這些微量氣體可能是生命或地質活動的訊號,它為研究火星的氣候歷史提供了線索。
幾個世紀以來,火星大氣中的化學反應原本應該摧毀了任何甲烷分子,但可測量到的甲烷水平表明,肯定有活性源頭正在對火星甲烷總量做著補充。科學家利用地球望遠鏡、火星偵察軌道器(Mars Reconnaissance Orbiter)和好奇號火星車,在火星大氣中捕捉了15年的甲烷,甲烷存在的證據在不斷累積。
好奇號火星車的探測發現,火星大氣中甲烷的背景水平的平均為0.5ppb(1ppb=十億分之一),相比之下,地球大氣中的甲烷背景水平為1875ppb。但隨著時間的轉移,火星甲烷濃度發生了變化,最大噴射甲烷羽流的濃度達到45ppb,好奇號火星車也檢測到大約7ppb的波動。地球大氣甲烷的95%來自當前和過去的生物,所以,科學家自然也想知道,火星甲烷是否也起源於生物。
火星微量氣體任務衛星的色彩和立體表面成像相機(The Colour and Stereo Surface Imaging System,簡稱 CaSSIS)將會建造火星地形的詳細立體地圖。如果其它儀器確定甲烷濃度峰值,研究人員將能夠通過 CaSSIS 資料,查看幾乎同時拍攝的照片,以嘗試識別火星表面可能的甲烷來源。
未來幾個月或能結束爭論
歐洲太空總署下個月就能真正了解儀器敏感性,下一步是要驗證儀器靈敏度是否如預期那樣高。 火星微量氣體任務衛星設計用於檢測低至1ppb的微量氣體濃度,也能檢測低至0.02ppb的甲烷濃度。當然,靈敏度最終取決於火星大氣中溫度和灰塵水平等因素。
對於硏究團隊來說,這將會是一個令人緊張的時刻,歐洲太空總署計劃在2020年年底之前結束火星微量氣體任務衛星的科學任務,然後,這顆衛星將會成為火星外太空生物探測任務於2021年到達火星的火星車的中繼衛星。
而在任務開始的最初幾個月裡,科學團隊希望繪製出火星甲烷水平,為研究人員提供火星甲烷氣體來源的線索。
【圖:行星學會;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】