甲烷在火星上迅速消失之謎


十五年前,人類首次偵測到火星大氣中的甲烷。這引起了人們的極大興趣,因為根據我們對地球甲烷的了解,甲烷被認為是一種生物特徵,即生物活動和生命的標誌。

在隨後的幾年裡,存在著交替報導甲烷存在和不存在的文章。這種變化導致人們對第一次甲烷量測的準確性產生懷疑。最近對火星大氣中甲烷的量測表明,它的動力學是真實的,有時只能量測到非常低的濃度,這是由於一個未解决的機制,使甲烷從大氣中消失,而不是量測錯誤。

目前尚未查明甲烷的來源及其消失的原因。尤其是後者,甲烷的迅速消失,缺乏合理的動力學解釋。最明顯的機制,即紫外線輻射引起的甲烷光化學分解,並不能解釋甲烷的快速消失。

多年來,科學家一直在研究在類似火星的條件下,由風力作用的礦物侵蝕對形成活性表面的重要性。為此,研究小組在實驗室中開發了模擬火星侵蝕的設備和方法。

基於火星類似地球的礦物,如玄武岩和斜長石,研究人員已經證明,在侵蝕過程中,這些固體可以被氧化,氣體被電離。因此,電離的甲烷與礦物表面反應並與它們結合。並且證明,碳原子,如來自甲烷的甲基,可直接與斜長石中的矽原子結合,斜長石也是火星表面物質的主要成分。

研究人員在實驗室看到的情况也可以解釋火星上甲烷的損失。通過這種比光化學過程更有效的機制,甲烷可以在觀察到的時間內從大氣中除去,然後沉積在火星土壤中。

研究小組還進一步顯示,這些礦物表面會導致活性化學物質的形成,如過氧化氫(Hydrogen peroxide)和含氧自由基,這些化學物質對包括細菌在內的活的有機體有很强的毒性。此研究結果對我們理解火星上有機物質的保存以及火星上生命的基本問題產生了影響。

【圖:美國太空總署;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

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