“好奇”号火星苦寻甲烷是什么原因

■赵斌

美国航天局喷气推进实验室11月2日表示，“好奇”号火星车首次分析了火星大气的成分，未发现其中含有甲烷。

科学家此前通过地面和太空设备在火星大气中发现过甲烷，但浓度非常低，约为亿分之一至亿分之五。研究人员说，“好奇”号没有发现甲烷并不意味着之前的研究结果是错误的，甲烷的浓度可能随着时间和地点的变化而不同。

今年11月2日，“好奇”号对火星大气成分进行了初步分析，结果显示并无甲烷存在的迹象，而之前通过远程传感器曾探测到这种气体的存在。

据之前的研究，火星大气中二氧化碳占95%，氮占3%，氩占1%～2%，还有微量水蒸气、氧和臭氧。

由于地外星球暂时无法实地勘测，所以，科学家们一般用在地球上的体验和实验结果推测其他星球的一些情况。

地球大气中始终存在的氮和甲烷，是生物不断释放的结果。由于氧的存在和闪电的作用，氮气会变成可溶解于水的硝酸并随降雨落到地面，而甲烷则转化成二氧化碳和水。所以，地球上如果没有持续的生物释放，其大气中的氮和甲烷终将消失。此外，可以猜测的是，在距离火星地表60千米以上的高空，阳光中的紫外线也可快速分解甲烷分子。

火星是太阳系中除地球之外，最有可能存在生命或曾经存在过生命的行星。在形成过程、早期气候变迁、储水状况、火山及其他地质过程等许多方面，火星和地球都颇为相似。

甲烷可能来源于生物代谢，也可能产生于地质活动。我们现在非常清楚，地球大气中90%的甲烷来自于有机生物体的释放，火山对地球甲烷排放量所作的贡献不足0.2%，而且它们喷出的甲烷仍然是远古生物制造的，地球上由工业生产等带来的非生物甲烷的贡献几乎可以忽略不计。因此，在类地天体上探测到甲烷的存在，无疑会增加在那里找到生命的可能性。

2003年至2004年，美国戈达德航天中心、意大利罗马物理及行星科学研究所和美国天主教大学三个独立的科研小组先后宣布，他们在火星的大气中发现了甲烷。

特别是美国戈达德航天中心使用美国夏威夷红外望远镜和智利南双子望远镜上的高分辨率摄谱仪，发现火星上的甲烷含量超过250 ppbv（不过，其他两个研究小组所获得的数值要小得多，最高不超过35 ppbv，平均约为10 ppbv），并随地点的不同而不同，且可能还会随时间发生改变。

这一结果着实令人费解！一种可能的解释为，火星的某些区域存在甲烷源头，或者甲烷在某些区域丢失的速率更快。虽然在大气中，甲烷的寿命不长，但其寿命足以让它随风扩散，相对均匀地混合到大气中。如果这些额外的甲烷丢失过程确实发挥作用，那么维持观测到的甲烷浓度所需的甲烷源就必须更大。

按照这种想法，火星上是否存在一个不断释放甲烷的地质活动源？但是，至少其火山影响可以排除，因为它们已经停止好几亿年了。此外，火山在喷出甲烷的同时，还应喷出大量二氧化硫，而火星大气中不存在任何含硫化合物。

是否有可能源于太空的甲烷进入？据科学家估计，每年落到火星地表的微陨石尘约有2000吨，其中碳含量不足总质量的1%。

那么，有没有可能是一颗彗星不久前撞击了火星呢，它带来的大量甲烷，随时间的推移，浓度逐渐降低到现在的水平？不过，这种假说存在一个破绽：甲烷在火星上的分布是不均匀的。如果彗星撞击火星，最多只需要几个月，大气中的甲烷就会充分扩散，在垂直和水平方面上均匀分布，而这恰恰与之前观测到的事实不符。

就是基于上述认识，“好奇”号探测器探测火星大气甲烷的存在就显得非常有意义。可惜的是，“好奇”号探测器的首次详细大气分析却未发现甲烷。

结合我们前面所说的火星大气甲烷分布存在高度的时空不均的现象，难道是“好奇”号探测器的探测位置恰好处于甲烷极少的区域和时间？当然，这只能是目前的一个猜测。

所以，相关研究计划还将继续。希望“好奇”号探测器再接再厉，给我们提供更多鼓舞人心的好消息！

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