ที่ราบภาคใต้หนาวจัดในต้นฤดูใบไม้ผลิ เครดิตรูปภาพ: MSSS / JPL / NASA คลิกเพื่อขยาย
การตรวจจับก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศดาวอังคารได้ท้าทายนักวิทยาศาสตร์ให้ค้นหาแหล่งก๊าซซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตบนโลก แหล่งหนึ่งที่สามารถตัดออกได้คือประวัติศาสตร์โบราณ: มีเธนสามารถอยู่รอดได้เพียง 600 ปีในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารก่อนที่แสงอาทิตย์จะทำลายมัน
หากความเข้มข้นของก๊าซมีเทนทั่วโลกบนดาวอังคารเท่ากับ 10 ppb แสดงว่ามีเทนโดยเฉลี่ย 4 กรัมถูกทำลายจากแสงแดดทุกวินาที นั่นหมายความว่าจะต้องผลิตมีเธนประมาณ 126 เมตริกตันในแต่ละปีเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเข้มข้นอย่างต่อเนื่องที่ 10 ppb
มีโอกาสภายนอกที่มีเทนถูกส่งไปยังดาวอังคารด้วยดาวหางดาวเคราะห์น้อยหรือเศษซากอื่น ๆ จากอวกาศ การคำนวณแสดงให้เห็นว่าไมโครเมตรมีแนวโน้มที่จะส่งก๊าซมีเทนเพียง 1 กิโลกรัมต่อปีซึ่งน้อยกว่าระดับการทดแทน 126 ตัน ดาวหางสามารถส่งก๊าซมีเทนขนาดใหญ่ได้ แต่ช่วงเวลาระหว่างดาวหางหลักส่งผลกระทบต่อค่าเฉลี่ย 62 ล้านปีดังนั้นจึงไม่น่าที่จะมีดาวหางคนใดส่งก๊าซมีเทนได้ภายใน 600 ปีที่ผ่านมา
หากเราสามารถแยกแยะการจัดส่งก๊าซมีเธนได้จะต้องผลิตก๊าซมีเทนบนดาวอังคาร แต่ชีววิทยาแหล่งกำเนิดหรือกระบวนการที่ไม่เกี่ยวข้องกับชีวิตหรือไม่?
มีเธนร้อยละเล็กน้อยของโลกทำผ่านปฏิกิริยาที่ไม่ใช่ทางชีวภาพ (“ abiogenic”) ระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์น้ำร้อนและหินบางก้อน สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นบนดาวอังคารได้ไหม บางที James Lyons จากสถาบันธรณีฟิสิกส์และฟิสิกส์ดาวเคราะห์ที่ UCLA กล่าว
ปฏิกิริยาเหล่านี้ต้องการเพียงหินน้ำคาร์บอนและความร้อน แต่บนดาวอังคารความร้อนมาจากไหน พื้นผิวของดาวเคราะห์นั้นเย็นมากโดยเฉลี่ยลบ 63 องศาเซลเซียสภูเขาไฟอาจเป็นแหล่งความร้อน นักธรณีวิทยาคิดว่าการปะทุครั้งล่าสุดบนดาวอังคารเป็นเวลาอย่างน้อย 1 ล้านปีก่อน - เมื่อเร็ว ๆ นี้มากพอที่จะบอกว่าดาวอังคารยังคงทำงานอยู่ดังนั้นจึงร้อนลึกใต้พื้นผิว
หยดก๊าซมีเทนเฉลี่ย 4 กรัมต่อวินาทีอาจมาจากจุดร้อนทางธรณีวิทยา แต่จุดร้อนของดาวอังคารใด ๆ จะต้องอยู่ลึกและมีฉนวนจากพื้นผิวเนื่องจากระบบถ่ายภาพความร้อนบนดาวอังคารโอดิสซีย์ไม่พบตำแหน่งที่มีอุณหภูมิอย่างน้อย 15 องศาเซลเซียสอบอุ่นกว่าบริเวณรอบ ๆ อย่างไรก็ตามลียงคิดว่ายังเป็นไปได้ว่าแมกมาที่ลึกสามารถให้ความร้อนได้
ในคอมพิวเตอร์รุ่นหนึ่งของธรณีวิทยาดาวอังคารที่ทำให้เข้าใจง่ายตัวทำความเย็นของหินหนืดลึก 10 กิโลเมตรกว้าง 1 กิโลเมตรยาว 10 กิโลเมตรสร้างอุณหภูมิ 375 ถึง 450 องศาเซลเซียสที่ขับเคลื่อนการสร้างมีเธนแบบมีเธนที่สันเขากลางมหาสมุทรบนโลก Lyons กล่าวว่าร่างกายของหินร้อนเช่นนี้“ มีเหตุผลอย่างสมบูรณ์แบบไม่มีอะไรแปลกเลย” เพราะดาวอังคารอาจเก็บความร้อนจากการก่อตัวของดาวเคราะห์คล้ายโลก
“ มันกระตุ้นให้เราคิดว่านี่เป็นสถานการณ์ที่น่าเชื่อถือสำหรับการอธิบายมีเธนบนดาวอังคารและเราจะไม่เห็นลายเซ็นของเขื่อน (หินร้อน) บนพื้นผิว” ลียงกล่าว “ นั่นคือมุมที่เรากำลังติดตาม เป็นคำอธิบายที่ง่ายที่สุดและตรงที่สุดสำหรับการตรวจพบก๊าซมีเทน”
แม้ว่าจะไม่มีใครสามารถแยกแยะแหล่งที่มีค่า abiogenic สำหรับมีเธนบนดาวอังคารได้ แต่เมื่อคุณพบมีเธนบนโลกคุณก็มักจะเห็นการทำงานของมีเธโนเจนส์จุลินทรีย์โบราณแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งทำหน้าที่เป็นคาร์บอนและไฮโดรเจน methanogens สามารถอยู่บนดาวอังคารได้หรือไม่?
เพื่อหาคำตอบ Timothy Kral รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่มหาวิทยาลัยอาร์คันซอเริ่มเติบโต methanogens ห้าประเภท 12 ปีที่แล้วในดินภูเขาไฟที่เลือกที่จะจำลองดินดาวอังคาร ตอนนี้เขาแสดงให้เห็นว่า methanogens สามารถอยู่รอดได้นานหลายปีบนพื้นดินที่อุดมด้วยธาตุอาหารต่ำแม้ว่าเมื่อปลูกในสภาพคล้ายดาวอังคารที่เพียง 2 เปอร์เซ็นต์ของความดันบรรยากาศของโลกพวกมันก็กลายเป็นผึ่งให้แห้งและพักตัวหลังจากสองสามสัปดาห์
“ ดินมีแนวโน้มแห้งและเราสามารถหาเซลล์ที่มีชีวิตได้ พวกเขายังมีชีวิตอยู่ แต่พวกเขาจะไม่ผลิตมีเทนอีกต่อไป” Kral กล่าว
เมธาโนเจนต้องการแหล่งคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนที่คงที่ ในขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์มีอยู่มากมายบนดาวอังคาร“ ไฮโดรเจนเป็นเครื่องหมายคำถาม” Kral กล่าว
วลาดิมีร์สครัสโนลสกีศาสตราจารย์ด้านการวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยคา ธ อลิกแห่งอเมริกาในกรุงวอชิงตันดีซีตรวจพบไฮโดรเจนโมเลกุล 15 ล้านโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร มีความเป็นไปได้ที่ไฮโดรเจนนี้จะหนีออกมาจากแหล่งลึกในการตกแต่งภายในของดาวอังคารซึ่ง methanogens สามารถใช้ได้
หากก๊าซมีเธนอยู่ลึกลงไปในดาวอังคารก๊าซมีเธนที่พวกมันผลิตจะลอยขึ้นสู่พื้นผิวอย่างช้าๆ ในที่สุดมันก็สามารถไปถึงสภาวะความดันที่จะติดกับผลึกน้ำแข็งทำให้เกิดมีเทนไฮเดรต
“ ถ้ามี biosphere ใต้ผิวดิน, มีเธนไฮเดรตจะเป็นผลลัพธ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้หากสิ่งต่าง ๆ ทำตัวเหมือนอยู่บนโลก” Stephen Clifford จาก Lunar and Planetary Institute ในฮูสตันเท็กซัสกล่าว
Clifford กล่าวเสริมอีกว่า มีเทนไฮเดรต“ จะเป็นผ้าห่มฉนวนที่จะช่วยลดความหนาของพื้นน้ำแข็งบนดาวอังคารจากหลายกิโลเมตรที่เส้นศูนย์สูตรจนเหลือน้อยกว่าหนึ่งกิโลเมตร” กล่าวอีกนัยหนึ่งมีเทนไฮเดรตจะเก็บหลักฐานของชีวิตและป้องกันสิ่งมีชีวิตใด ๆ ที่เหลือจากอุณหภูมิพื้นผิวที่เย็นจัดเป็นพิเศษ
แม้ว่าข้อมูลเกี่ยวกับสภาพกิโลเมตรหรือใต้พื้นผิวดาวอังคารนั้นไม่มีอยู่จริง แต่ภาพที่เพิ่มขึ้นของความซับซ้อนขนาดและความสามารถในการปรับตัวของชีวมณฑลใต้ดินของโลกช่วยเพิ่มโอกาสที่ชีวิตจะอยู่ในสภาพที่คล้ายกันในดาวอังคาร Biosphere ใต้ดินของโลกประกอบด้วยจุลินทรีย์เป็นส่วนใหญ่ซึ่งบางส่วนอาศัยอยู่ที่ระดับความลึกแรงกดดันและสภาวะทางเคมีที่ครั้งหนึ่งเคยคิดว่าไม่เอื้ออำนวยต่อชีวิต
ลึกลงไปในดาวอังคารอาจเป็นสถานที่ hardscrabble เพื่อทำมาหากิน แต่ methanogens ไม่น่าเบื่อ Kral กล่าว “ พวกเขาแข็งแรงทนทาน ความจริงที่ว่าพวกมันมีมาตั้งแต่เริ่มต้นของชีวิตบนโลกและยังคงเป็นรูปแบบสิ่งมีชีวิตที่โดดเด่นใต้พื้นผิวและลึกลงไปในมหาสมุทรนั่นหมายความว่าพวกเขาเป็นผู้รอดชีวิตพวกเขาทำได้ดีมาก”
แหล่งที่มาเดิม: นาซา
