Untuk pertama kalinya, pengukuran in-situ metana di Mars - yang dibuat oleh penjelajah Curiosity NASA - telah dikonfirmasi secara independen dari orbit, oleh ESA Mars Express. Mungkinkah itu petunjuk kehidupan Mars?
Konsep artis Mars Express di orbit di sekitar Mars. Analisis baru data dari pesawat ruang angkasa telah secara independen mengkonfirmasi deteksi pertama metana oleh penjelajah Curiosity NASA pada tahun 2013. Gambar melalui DLR Institute of Planetary Research.
Dari mana datangnya metana Mars? Itu adalah salah satu misteri paling menarik bagi para ilmuwan Mars dalam beberapa tahun terakhir. Mungkinkah metana Mars menjadi bukti ...kehidupan?
Sekarang, ada konfirmasi berkorelasi dari satu deteksi signifikan metana. Ini adalah pertama kalinya pengukuran in-situ telah dikonfirmasi secara independen dari orbit. Sejak mendarat di 2012, penjelajah Curiosity NASA terkadang mendeteksi metana di atmosfer Mars. Studi baru - dipimpin oleh Marco Giuranna dari Institut Nasional untuk Astrofisika dan Institut Astrofisika dan Planetologi Antariksa di Roma, Italia - mengkonfirmasi bahwa pengorbit Mars Express ESA mendeteksi lonjakan metana Juni 2013 sehari setelah Curiosity. Temuan peer-review dilaporkan dalam Geosains Alam pada tanggal 1 April 2019. Menurut Dmitri Titov, ilmuwan proyek ESA Mars Express:
Mars Express adalah yang pertama melaporkan deteksi signifikan metana dari orbit di sekitar Mars, dan sekarang, 15 tahun kemudian, kita dapat mengumumkan deteksi metana secara simultan dan berlokasi bersama dengan bajak di permukaan.
Mengapa metana di Mars begitu menarik bagi para ilmuwan? Menulis di Ilmu tahun lalu, Eric Hand menyebut gas ini effluvia dari hidup, terutama karena sekitar 16 persen emisi metana tahunan Bumi ke atmosfer berasal dari sendawa sapi. ESA menjelaskan:
Molekul menarik perhatian seperti itu karena di bumi metana dihasilkan oleh organisme hidup, serta proses geologis. Karena dapat dihancurkan dengan cepat oleh proses atmosfer, setiap deteksi molekul di atmosfer Mars berarti telah dilepaskan relatif baru-baru ini - bahkan jika metana itu sendiri diproduksi jutaan atau milyaran tahun yang lalu dan terkurung dalam reservoir bawah tanah sampai sekarang.
Sementara pengamatan pesawat ruang angkasa dan teleskopik dari Bumi secara umum melaporkan tidak ada atau sangat sedikit deteksi metana, atau pengukuran tepat pada batas kemampuan instrumen, beberapa paku palsu, bersama dengan Curiosity melaporkan variasi musiman di lokasi di Gale Crater, ajukan pertanyaan menarik tentang bagaimana itu dihasilkan dan dihancurkan di masa sekarang.
Lonjakan Juni 2013 yang terlihat oleh Curiosity adalah sekitar enam ppb (bagian per miliar), sedangkan Mars Express mendeteksi sehari setelah diukur sekitar 15 ppb. Itu sangat kecil dibandingkan dengan tingkat metana di atmosfer Bumi, tetapi masih signifikan. Sebagai perbandingan, tingkat latar belakang metana di Kawah Gale cenderung berkisar antara 0,24 ppb hingga 0,65 ppb. Dari kertas:
Laporan deteksi metana di atmosfer Mars telah sangat diperdebatkan. Kehadiran metana dapat meningkatkan kelayakhunian dan bahkan mungkin menjadi tanda kehidupan. Namun, tidak ada deteksi yang dikonfirmasi dengan pengukuran independen. Di sini, kami melaporkan deteksi kuat 15,5 ± 2,5 ppb dengan volume metana di atmosfer Mars di atas Kawah Gale pada 16 Juni 2013, oleh Planetary Fourier Spectrometer di atas Mars Express, satu hari setelah pengamatan in-situ dari lonjakan metana oleh rasa penasaran. Metana tidak terdeteksi di bagian orbital lainnya. Deteksi ini menggunakan geometri observasional yang ditingkatkan, serta pengolahan dan analisis data yang lebih canggih, dan merupakan pendeteksian metana yang independen dan kontemporer. Kami melakukan simulasi ansambel atmosfer Mars ... untuk mengidentifikasi wilayah sumber potensial di timur Kawah Gale. Analisis geologis independen kami juga menunjukkan sumber di wilayah ini, di mana kesalahan Aeolis Mensae dapat meluas ke es dangkal yang diusulkan dari Formasi Medusae Fossae dan melepaskan gas yang secara episodik terperangkap di bawah atau di dalam es.Identifikasi kami tentang kemungkinan lokasi pelepasan akan memberikan fokus untuk penyelidikan di masa depan tentang asal-usul metana di Mars.
Jaringan wilayah di sekitar Kawah Gale tempat metana kemungkinan besar berasal, menurut penelitian baru. Gambar melalui ESA / Giuranna et al. (2019).
Meskipun hasil dari Curiosity berdiri sendiri, konfirmasi tambahan dari Mars Express semakin menguatkan temuan dan membantu mempersempit lokasi di mana lonjakan metana berasal, seperti yang dijelaskan Giuranna:
Secara umum kami tidak mendeteksi adanya metana, selain dari satu deteksi pasti sekitar 15 bagian per miliar volume metana di atmosfer, yang ternyata sehari setelah Curiosity melaporkan lonjakan sekitar enam bagian per miliar.
Meskipun bagian per miliar secara umum berarti jumlah yang relatif kecil, itu cukup luar biasa untuk Mars - pengukuran kami sesuai dengan rata-rata sekitar 46 ton metana yang ada di area 49.000 kilometer persegi yang diamati dari orbit kami.
Jadi, baik penjelajah dan pengorbit mengkonfirmasi lonjakan metana, tetapi dari mana asalnya? Tim Curiosity berspekulasi pada saat itu bahwa itu berasal dari suatu tempat di utara bajak, tetapi masih di dalam Kawah Gale, di mana bajak telah sejak 2012. Tapi analisis baru menunjukkan kemungkinan lebih besar berasal dari luar kawah, sekitar 310 mil ( 500 km) ke timur. Menurut Giuranna:
Data Mars Express kami yang baru, diambil sehari setelah rekaman Curiosity, mengubah interpretasi dari mana metana berasal, terutama ketika mempertimbangkan pola sirkulasi atmosfer global bersama dengan geologi lokal. Berdasarkan bukti geologis dan jumlah metana yang kami ukur, kami berpikir bahwa sumbernya tidak mungkin berada di dalam kawah.
Ilustrasi menggambarkan proses apa yang bisa membuat dan menghancurkan metana di Mars. Metana kemungkinan besar berasal dari bawah permukaan dan dilepaskan ke atmosfer melalui retakan di bawah permukaan. Gambar melalui ESA.
Dua analisis independen sampai pada kesimpulan yang sama. Wilayah di sekitar Kawah Gale dibagi menjadi kisi-kisi seluas 250 kilometer persegi untuk mempersempit lokasi paku.
Para peneliti dari Institut Royal Belgia untuk Aeronomi Ruang Angkasa (BIRA-IASB) di Brussels, Belgia, melakukan analisis pertama, menggunakan simulasi komputer untuk menciptakan satu juta skenario emisi yang mungkin untuk setiap kotak, untuk memprediksi kemungkinan emisi metana untuk masing-masing lokasi tersebut. Simulasi yang komprehensif, dengan mempertimbangkan data yang diukur, pola sirkulasi atmosfer yang diharapkan dan intensitas dan durasi pelepasan metana berdasarkan pada fenomena geologi "rembesan gas."
Ahli geologi dari Institut Nasional Geofisika dan Vulkanologi di Roma, Italia, dan Institut Sains Planet di Tucson, Arizona, melakukan analisis kedua. Yang satu ini berfokus pada pengidentifikasian fitur fisik di medan yang dapat dikaitkan dengan rembesan metana dari bawah permukaan. Ciri-ciri seperti itu umum di Bumi, termasuk patahan tektonik, gunung berapi lumpur, dan ladang gas alam. Menurut rekan penulis Giuseppe Etiope:
Kami mengidentifikasi kesalahan tektonik yang mungkin meluas di bawah wilayah yang diusulkan mengandung es dangkal. Karena permafrost adalah segel yang sangat baik untuk metana, ada kemungkinan bahwa es di sini dapat menjebak metana di bawah permukaan dan melepaskannya secara episodik di sepanjang patahan yang menerobos es ini.
Hebatnya, kami melihat bahwa simulasi atmosfer dan penilaian geologis, dilakukan secara independen satu sama lain, menyarankan wilayah yang sama dari asal metana. Ini sangat menarik dan sebagian besar tidak terduga.
Diagram yang menggambarkan variasi musiman dalam jumlah metana yang terdeteksi oleh penjelajah Curiosity, memuncak pada bulan-bulan yang lebih hangat. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech.
Pelepasan metana secara berkala atau intermiten dari sumber-sumber seperti ini akan sesuai dengan pengamatan dari berbagai teleskop dan pesawat ruang angkasa selama bertahun-tahun. Rekan penulis Frank Daerden menambahkan:
Hasil kami mendukung gagasan bahwa pelepasan metana di Mars mungkin dicirikan oleh peristiwa geologis kecil yang sementara daripada kehadiran global yang terus bertambah, tetapi kita juga perlu memahami lebih baik bagaimana metana dikeluarkan dari atmosfer, dan bagaimana merekonsiliasi data Mars Express dengan hasil dari misi lain.
Para ilmuwan telah berteori bahwa sumber metana yang paling mungkin berasal dari bawah tanah, dan hasil ini tampaknya mendukung itu. Kantung-kantung metana dapat dilepaskan secara berkala oleh peristiwa geologis sekecil itu. Keingintahuan juga telah menentukan bahwa pelepasan metana di dekat lokasinya bersifat musiman, tampaknya terkait dengan periode suhu pemanasan di musim panas, yang mungkin dijelaskan oleh ledakan metana kecil yang terperangkap oleh pemanasan deposit es.
NASA Curiosity rover mendeteksi lonjakan tingkat metana di atmosfer pada tahun 2013 dan 2014. Pengorbit ESA Mars Express juga mengkonfirmasi kembali temuan pertama tersebut. Gambar melalui NAS / JPL-Caltech.
Menemukan lokasi setidaknya satu lonjakan metana adalah signifikan, tetapi tidak memberi tahu kami bagaimana metana diciptakan di tempat pertama. Di Bumi, organisme hidup menghasilkan sebagian besar metana, termasuk di bawah tanah. Namun, itu juga dapat berasal dari aktivitas geologis. Apakah kehidupan juga menghasilkan metana Mars - kemungkinan besar mikroba - atau geologi? Kami belum tahu, dan hanya pengamatan lebih lanjut yang akan membantu menjawab pertanyaan itu. Masih ada pertanyaan tentang apa yang menyebabkan metana menghilang kembali begitu cepat. Sementara itu, analisis sumber-sumber metana akan terus berlanjut, seperti dicatat oleh Giuranna:
Kami akan menganalisis kembali lebih banyak data yang dikumpulkan oleh instrumen kami di masa lalu, sambil melanjutkan upaya pemantauan kami yang berkelanjutan, termasuk mengkoordinasikan beberapa pengamatan dengan ExoMars Trace Gas Orbiter.
Trace Gas Orbiter (TGO) - bagian dari misi ExoMars ESA - secara tak terduga ditemukan tidak metana selama penelitian pertamanya tentang atmosfer Mars, tetapi mungkin saja metana itu tidak melihat pada waktu yang tepat, karena semburan metana tampaknya bersifat musiman. Semoga pengamatan yang akan datang akan lebih berhasil - pesawat ruang angkasa membawa beberapa instrumen paling canggih yang dirancang untuk menganalisis metana dan gas jejak lainnya.
Intinya: Asal usul metana Mars adalah salah satu misteri paling menarik dari planet merah. Kami masih tidak tahu apakah metana itu bersifat geologis atau biologis - atau bahkan mungkin keduanya - tetapi berkat data baru dari Mars Express dan Curiosity, kami sekarang mulai mendekati hanya dengan dimana metana berasal dari - langkah penting menuju penentuan keadilan apa sedang menciptakannya.