Pada 2013, dalam kisah sukses besar, seorang penjelajah dan pengorbit Mars melakukan pengamatan metana secara simultan di atmosfer Mars. Sekarang, sebuah misi baru yang mengorbit Mars - Trace Gas Orbiter - gagal mendeteksi metana. Mengapa?
Konsep artis tentang ESA Trace Gas Orbiter, bagian dari misi ExoMars, menganalisis atmosfer Mars. Gambar melalui ESA / ATG MediaLab.
Sepuluh hari yang lalu, kami berbicara tentang deteksi metana pada bulan Juni 2013 di atmosfer Mars baik oleh penjelajah Curiosity berbasis darat dan pengorbit Mars Express. Para ilmuwan senang tentang itu karena, di Bumi, metana dihasilkan oleh organisme hidup, serta proses geologis. Jadi metana Mars mungkin memiliki petunjuk tentang kemungkinan kehidupan di Mars. Tapi sekarang sekelompok ilmuwan planet bingung bertanya ... ke mana metana Mars pergi? Hasil pertama dari ESA Trace Gas Orbiter (TGO) - bagian dari misi ExoMars, yang diluncurkan di Mars pada tahun 2016 - hampir tidak menunjukkan tanda-tanda gas di atmosfer Mars. Ini mengejutkan, untuk sedikitnya.
TGO juga memiliki beberapa temuan baru bagi para ilmuwan tentang debu di atmosfer Mars dan endapan permukaan es air dan mineral terkait air.
Hasil metana yang membingungkan dipresentasikan pada pertemuan tahunan Uni Geosains Eropa minggu lalu di Wina, dan makalah pertama diterbitkan pada 10 April 2019, dalam jurnal peer-review Alam Hari Ini. Makalah kedua, juga di Alam Hari Ini, membahas dampak badai debu global baru-baru ini pada air di atmosfer Mars. Makalah ketiga (dalam bahasa Rusia), dikirimkan ke Prosiding Akademi Sains Rusia, menyediakan peta paling rinci yang pernah dihasilkan es air dan mineral terhidrasi di permukaan dangkal planet ini.
Sejauh ini, TGO telah menemukan batas atas metana di atmosfer Mars 10 hingga 100 kali lebih sedikit daripada deteksi sebelumnya. Mengapa? Gambar melalui ESA; pesawat ruang angkasa: ATG MediaLab; data: O. Korablev et al (2019).
Makalah ini menunjukkan batas atas 0,05 ppbv (bagian per miliar volume), yaitu 10 hingga 100 kali lebih sedikit metana daripada semua deteksi yang dilaporkan sebelumnya. Deteksi yang paling tepat dari 0,012 ppbv, yang diambil oleh spektrometer Atmospheric Chemistry Suite (ACS) pada TGO, dicapai pada ketinggian kurang dari dua mil (tiga km). Menurut penyelidik utama ACS Oleg Korablev di Space Research Institute dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia di Moskow:
Kami memiliki data yang indah, akurasi tinggi yang melacak sinyal air dalam kisaran di mana kami berharap dapat melihat metana, namun kami hanya dapat melaporkan batas atas sederhana yang menunjukkan tidak adanya metana secara global.
Teleskop berbasis bumi sebelumnya telah menemukan pengukuran sementara hingga 45 ppbv, sementara Mars Express menemukan batas 10 ppbv pada tahun 2004. Curiosity rover menemukan tingkat latar belakang metana 0,2 - 0,7 ppbv, dengan puncak periodik yang lebih tinggi. Kisah kami dari seminggu yang lalu melaporkan bahwa Mars Express telah mengkonfirmasi salah satu puncak terbesar Curiosity pada 2013, mempersempit lokasi setidaknya satu bulu metana di sebelah timur Kawah Gale.
Sejarah pengukuran metana utama di Mars dari tahun 1999 hingga 2018. Gambar melalui ESA.
Batas atas 0,05 ppbv berjumlah sekitar 500 ton metana secara keseluruhan, tetapi itu sebenarnya jumlah yang sangat kecil ketika menyebar ke seluruh atmosfer.
Temuan oleh TGO tampaknya cukup bertentangan dengan semua deteksi sebelumnya, yang menimbulkan beberapa pertanyaan sulit. Kemana metana itu pergi? Apakah ini kesalahan dalam analisis atau - seperti yang disarankan oleh para peneliti - apakah metana dihancurkan secara aktif segera setelah dilepaskan ke atmosfer? Seperti yang dijelaskan Korablev:
Pengukuran presisi tinggi TGO tampaknya bertentangan dengan deteksi sebelumnya; untuk merekonsiliasi berbagai set data dan menyesuaikan transisi cepat dari bulu yang dilaporkan sebelumnya ke tingkat latar belakang yang tampaknya sangat rendah, kita perlu menemukan metode yang secara efisien menghancurkan metana yang dekat dengan permukaan planet ini.
Seperti Håkan Svedhem, ilmuwan proyek TGO, juga mencatat:
Persis seperti pertanyaan tentang keberadaan metana dan dari mana asalnya mungkin telah menyebabkan begitu banyak perdebatan, sehingga masalah kemana ia pergi, dan seberapa cepat ia bisa menghilang, juga sama menariknya.
Kami belum memiliki semua keping teka-teki atau belum melihat gambaran lengkapnya, tetapi itulah sebabnya kami berada di sana bersama TGO, membuat analisis terperinci tentang atmosfer dengan instrumen terbaik yang kami miliki, untuk lebih memahami seberapa aktif planet ini. - apakah secara geologis atau biologis.
Diagram menunjukkan siklus musiman metana yang dideteksi oleh penjelajah Curiosity di Gale Crater. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech.
Metana menjadi perhatian utama para ilmuwan yang mempelajari Mars, karena ia dapat berasal baik secara geologis maupun biologis. Di Bumi, sejauh ini sebagian besar gas - sekitar 95 persen - diproduksi oleh organisme hidup, tetapi beberapa juga diciptakan oleh aktivitas geologis. Kami masih belum tahu asal mula metana Mars, tetapi penjelajah Curiosity juga menentukan itu musiman di alam - meningkat di musim panas dan menurun lagi di musim dingin - yang mungkin menjelaskan mengapa belum ditemukan oleh TGO. Bukti saat ini juga menunjuk ke metana yang kemungkinan besar berasal dari bawah permukaan. Itu bisa cocok dengan skenario geologis atau biologis, atau bahkan mungkin keduanya.
Metana bukan satu-satunya hal yang dipelajari oleh TGO; pengorbit juga telah memeriksa bagaimana debu di atmosfer dari badai debu global baru-baru ini mempengaruhi uap air. Dua spektrometer - NOMAD dan ACS - melakukan pengukuran okultasi surya resolusi tinggi pertama di atmosfer, untuk melihat bagaimana sinar matahari diserap di atmosfer sebagai cara untuk mengungkapkan jari-jari kimiawi bahan-bahannya. Distribusi vertikal uap air diukur dari dekat ke permukaan hingga lebih dari 50 mil (80 km) di ketinggian. Menurut Ann Carine Vandaele, peneliti utama NOMAD di Royal Belgian Institute for Space Aeronomy:
Di lintang utara kami melihat fitur seperti awan debu di ketinggian sekitar 25-40 km yang tidak ada sebelumnya, dan di lintang selatan kami melihat lapisan debu bergerak ke ketinggian yang lebih tinggi. Peningkatan uap air di atmosfer terjadi sangat cepat, hanya dalam beberapa hari selama awal badai, menunjukkan reaksi cepat atmosfer terhadap badai debu.
Hasilnya sesuai dengan model sirkulasi global sebelumnya, Vandaele mengatakan:
Kita melihat bahwa air ... sangat sensitif terhadap keberadaan awan es, mencegahnya mencapai lapisan atmosfer yang lebih tinggi. Selama badai, air mencapai ketinggian yang jauh lebih tinggi. Ini secara teoritis diprediksi oleh model untuk waktu yang lama tetapi ini adalah pertama kalinya kami dapat mengamatinya.
Pengamatan TGO tentang bagaimana debu dari badai debu global baru-baru ini memengaruhi uap air di atmosfer Mars. Gambar melalui ESA; pesawat ruang angkasa: ATG MediaLab; data: A-C Vandaele et al (2019).
TGO juga telah menggunakan detektor neutronnya yang disebut FREND untuk memetakan distribusi hidrogen di meter paling atas permukaan Mars. Ini menunjukkan keberadaan, baik sekarang atau di masa lalu, air. TGO dapat menemukan mineral yang terbentuk dalam air jutaan atau miliaran tahun yang lalu, serta mendeteksi simpanan es saat ini di bawah permukaan. Seperti yang dikatakan Igor Mitrofanov, peneliti utama instrumen FREND, mengatakan:
Hanya dalam 131 hari instrumen tersebut telah menghasilkan peta yang memiliki resolusi lebih tinggi dari pada data 16 tahun dari pendahulunya di atas pesawat Mars Odyssey milik NASA - dan akan terus menjadi lebih baik.
Data ini terus membaik dan pada akhirnya kita akan memiliki apa yang akan menjadi data referensi untuk memetakan bahan kaya air bawah permukaan dangkal di Mars, penting untuk memahami evolusi Mars secara keseluruhan dan di mana semua air saat ini berada. Ini penting untuk sains di Mars, dan juga berharga untuk eksplorasi Mars di masa depan.
Non-deteksi metana sejauh ini oleh TGO menghadirkan teka-teki bagi para ilmuwan. Jika ada di sana, seperti yang ditunjukkan beberapa misi Mars dan teleskop, bagaimana cara menghilang begitu cepat? Jika musiman seperti yang ditentukan sebelumnya, apakah TGO hanya melihat waktu yang salah? Hanya pengamatan lebih lanjut yang akan membantu menjawab pertanyaan itu. Chris Webster, seorang ilmuwan senior di Jet Propulsion Laboratory NASA, mengatakan Space.com bahwa dia optimis TGO masih akan mendeteksi metana:
Kita perlu lebih sabar dengan TGO, karena satu hal yang kita pelajari adalah bahwa kisah metana penuh kejutan, dan pasti ada lebih banyak lagi yang akan datang. Tidak akan mengejutkan saya jika TGO mendeteksi metana di masa depan.
Ingin lebih detail? Ada ikhtisar yang bagus tentang temuan metana baru di artikel baru di Alam.
Peta distribusi air bawah permukaan dangkal (mineral terhidrasi / es) di Mars. Gambar melalui ESA; pesawat ruang angkasa: ATG / medialab; data: I. Mitrofanov et al (2018).
Intinya: Asal mula metana Mars masih merupakan misteri, tetapi sekarang tindakan menghilangnya itu sendiri merupakan teka-teki lain yang harus dipecahkan oleh para ilmuwan.