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火星大气中发现全新气体特征!不仅有变幻神秘的生物甲烷 还有从未观察到的CO2带

欧洲航天局的ExoMars追踪气体轨道器在火星上发现了新的气体特征。这揭开了火星大气的新秘密,也将使我们能够更准确地确定火星上是否存在甲烷,甲烷是一种与生物或地质活动有关的气体。

追踪气体轨道飞行器(TGO)已经从轨道上研究这颗红色星球两年多了。这项任务的目的是了解构成火星大气的混合气体,并特别关注火星上甲烷的神秘存在。

与此同时,根据其敏感的大气化学套件(ACS)对火星进行的整整一年的观测,探测器现在发现了以前从未见过的臭氧(O3)和二氧化碳(CO2)的特征。

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这一发现发表在《天文与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)杂志上的两篇新论文中,一篇由英国牛津大学的凯文·奥尔森(Kevin Olsen)领导,另一篇由俄罗斯莫斯科的俄罗斯科学院空间研究所的亚历山大·托克希莫夫斯基(Alexander Trokhimovskiy)领导。

“这些特征既令人困惑又令人惊讶,”Kevin Olsen表示。“它们所处的波长范围,正是我们预计会看到最强烈甲烷迹象的地方。在此发现之前,二氧化碳的特征是完全未知的,这是第一次在火星的红外波长范围内发现臭氧。”

火星大气由二氧化碳主导,科学家通过观察二氧化碳来测量温度、追踪季节、探索空气循环等等。臭氧——在火星和地球的上层大气中形成一层——有助于保持大气化学的稳定。欧洲航天局(ESA)的“火星快车”(Mars Express)等航天器已经在火星上观测到二氧化碳和臭氧,但在TGO上的ACS仪器能实现高度灵敏度的探测,从而揭示这些气体如何与光相互作用的新细节。

火星甲烷

TGO在搜寻甲烷的过程中观测到臭氧,是完全没有预料到的结果。科学家之前绘制了火星臭氧随海拔高度变化的地图。然而,到目前为止,这主要是通过依赖紫外线中气体特征的方法来实现的,这种技术只允许在高海拔(高于地表20公里)进行测量。

ACS的新结果表明,也可以用红外线来绘制火星臭氧图,这样就可以在较低的高度探测它的行为,从而更详细地了解臭氧在火星气候中的作用。

揭开甲烷之谜

TGO的关键目标之一是勘探甲烷。到目前为止,欧洲航天局的“火星快车”探测器和美国宇航局的“好奇号”漫游者探测器在火星表面试探性地发现——火星甲烷的迹象,是变化多端且有些神秘的。

虽然甲烷也由地质作用产生,但地球上的大部分甲烷是由生命产生的,从细菌到牲畜和人类活动。因此,在其他行星上探测甲烷是非常令人兴奋的。考虑到已知甲烷在400年左右就会分解,这就意味着现在的甲烷一定是在相对较近的过去产生或释放出来的。

Alexander Trokhimovskiy说:“在我们寻找甲烷的地方发现意料之外的二氧化碳信号是很重要的。”“这一特征以前无法解释,因此可能在探测火星上少量甲烷时发挥了作用。”

亚历山大、凯文和他的同事们分析的观测结果大多是在不同的时间进行的,而这些观测结果支持了对火星甲烷的探测。此外,TGO的数据无法解释火星上存在大量的甲烷,只能解释少量甲烷的存在——因此,目前在任务之间没有直接的分歧。

ExoMars的更广潜力

除了甲烷,这些发现突出了通过ExoMars计划科学家们将对火星有一系列丰富的新发现和了解。

“这些发现使我们能够更全面地了解我们的行星邻居,”亚历山大补充道。

“臭氧和二氧化碳在火星大气中非常重要。如果不正确地解释这些气体,我们就有可能错误地描述我们看到的现象或特性。”

此外,在火星上发现了以前从未在实验室中观察到的新的二氧化碳带,这一令人惊讶的发现为那些研究分子如何相互作用,以及如何与光相互作用,以及寻找这些相互作用在太空中独特的化学指纹提供了令人兴奋的见解。

亚历山大说:“这两项研究在揭示火星真实特征方面迈出了重要的一步:朝着精确度和更深理解的新水平迈进。”

寻找生命的迹象

正如它的名字所暗示的,TGO旨在描述火星大气中可能由活跃的地质或生物过程产生的任何微量气体,并确定它们的来源。

ExoMars计划包括两个任务:TGO,它于2016年发射,将加入Rosalind Franklin探测器和Kazachok着陆平台,后者将于2022年发射。这些将把与ACS互补的仪器带到火星表面,从不同的角度检查火星大气层,并与ExoMars计划的核心目标相同:在这颗红色星球上寻找过去或现在生命的迹象。

“这些发现是欧洲和俄罗斯科学家作为ExoMars的一部分进行的巨大成功和持续合作的直接结果,”ESA TGO项目的科学家Hakan Svedhem说。

“他们为未来的光谱观测设定了新的标准,并将帮助我们描绘出火星大气特性的更完整的图景——包括何时何地可能发现甲烷,这仍然是火星探测的一个关键问题。”

“此外,这些发现将促使我们对迄今为止收集到的所有相关数据进行全面分析,而以这种方式发现新发现的前景一如既往地令人兴奋。”“ExoMars追踪气体轨道器揭示的每一条信息都标志着我们对火星的更准确理解取得了进展,也让我们更接近于揭开这个星球长久以来的神秘面纱。”

翻译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:https://scitechdaily.com/puzzling-and-surprising-new-gas-signatures-discovered-by-exomars-orbiter-in-the-martian-atmosphere/

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