Frostade södra slätter tidigt på våren. Bildkredit: MSSS / JPL / NASA Klicka för förstoring
Upptäckterna av metan i den martiska atmosfären har utmanat forskare att hitta en källa för gasen, som vanligtvis är förknippad med livet på jorden. En källa som kan uteslutas är forntida historia: Metan kan bara överleva 600 år i den martiska atmosfären innan solljus förstör det.
Om den globala koncentrationen av metan på Mars är 10 ppb, förstörs i genomsnitt 4 gram metan varje sekund av solljus. Det innebär att cirka 126 ton metan måste produceras varje år för att säkerställa en stabil koncentration på 10 ppb.
Det finns en utvändig chans att metan levereras till Mars av kometer, asteroider eller annat skräp från rymden. Beräkningar visar att mikrometeoriter sannolikt kommer att leverera endast 1 kilo metan per år - långt under 126 ton ersättningsnivån. Kometer skulle kunna leverera en enorm metan, men intervallet mellan stora komet påverkar i genomsnitt 62 miljoner år, så det är osannolikt att någon komet levererade metan under de senaste 600 åren.
Om vi kan utesluta metanleverans, måste metanen tillverkas på Mars. Men är källbiologin eller processerna inte associerade med livet?
En liten andel av jordens metan görs genom icke-biologiska ("abiogena") interaktioner mellan koldioxid, varmt vatten och vissa bergarter. Kan detta ske på Mars? Kanske, säger James Lyons från Institute for Geophysics and Planetetary Physics vid UCLA.
Dessa reaktioner kräver endast sten, vatten, kol och värme, men på Mars, var skulle värmen komma ifrån? Planetens yta är stenkall, i genomsnitt minus 63 grader C. Vulkaner kan vara en värmekälla. Geologer tror att det senaste utbrottet på Mars var minst 1 miljon år sedan - tillräckligt nyligen för att antyda att Mars fortfarande är aktivt och därför varmt djupt under ytan.
Ett snål metan i genomsnitt 4 gram per sekund kan komma från en sådan geologisk het plats. Men varje martian hot spot måste vara djupt och välisolerat från ytan, eftersom det termiska utsläppsavbildningssystemet på Mars Odyssey hittade inga platser som är minst 15 grader varmare än omgivningen. Lyons tror dock att det fortfarande är möjligt att en djup magma kan leverera värmen.
I en datormodell av förenklad martiangeologi skapade en kylning av magma som var 10 kilometer djup, 1 kilometer bred och 10 kilometer lång och temperaturen 375 till 450 grader C som driver abiogen metanproduktion vid kanten på havet på jorden. En sådan kropp av het rock, säger Lyons, "är helt förnuftigt, det finns inget konstigt med det," eftersom Mars förmodligen behåller lite värme från planetbildning, ungefär som Jorden.
"Det uppmuntrar oss att tänka att detta är ett troligt scenario för att förklara metan på Mars, och vi skulle inte se signaturen på den diken (kroppen av het sten) på ytan," säger Lyons. "Det är den vinkel som vi förföljer; det är den enklaste, mest direkta förklaringen för detekterad metan. "
Även om ingen kan utesluta abiogena källor för metan på Mars, när du hittar metan på jorden, ser du vanligtvis arbetet med metanogener, gamla anaeroba mikrober som bearbetar kol och väte till metan. Kan metanogener leva på Mars?
För att ta reda på det, började Timothy Kral, docent i biologiska vetenskaper vid University of Arkansas, att odla fem typer av metanogener för 12 år sedan i vulkanjord som valts för att simulera martianjord. Han har nu visat att metanogener kan överleva i flera år på den korniga, näringsrika jorden, även om de odlas under Marsliknande förhållanden, vid bara 2 procent av jordens atmosfärstryck, torkas de och blir vilande efter ett par veckor.
”Jorden tenderar att torka ut och vi har kunnat hitta livskraftiga celler; de lever fortfarande, men de producerar inte metan längre, säger Kral.
Metanogener behöver en stadig källa för koldioxid och väte. Medan koldioxid finns rikligt på Mars, "väte är ett frågetecken," säger Kral.
Vladimir Krasnopolsky, forskarprofessor vid katolska universitetet i Amerika i Washington D.C., upptäckte 15 delar per miljon molekylväte i atmosfären i Mars. Det är möjligt att detta väte flyr från en djup källa i martins inre som metanogener skulle kunna använda.
Om metanogener är djupt inne i Mars, skulle metangas som de producerar långsamt stiga mot ytan. Så småningom kunde det uppnå ett tryck-temperaturtillstånd där det skulle fastna i iskristaller och bilda metanhydrat.
"Om det fanns en biosfär under marken, skulle metanhydrat vara en oundviklig konsekvens, om saker och ting uppträder som de gör på jorden," säger Stephen Clifford från Lunar and Planetary Institute i Houston, Texas.
Och det finns en fördel med franset, tillägger Clifford. Metanhydrater, "skulle vara ett isolerande filt som avsevärt skulle minska tjockleken på frusen mark på Mars, från flera kilometer vid ekvatorn, till kanske mindre än en kilometer." Med andra ord skulle metanhydrat både lagra bevis på livslängd och isolera allt liv som återstod från de ultrakalla yttemperaturerna.
Även om data om en kilometer eller så under den martiska ytan inte existerar, förbättrar den växande bilden av komplexiteten, storleken och anpassningsförmågan på jordens underjordiska biosfär säkert chansen att liv finns i jämförbara förhållanden inom Mars. Jordens underjordiska biosfär består till stor del av mikrober, av vilka några lever på djup, tryck och kemiska förhållanden en gång trodde omöjliga för livet.
Djupt inuti Mars kan det vara en hårskrabbig plats att tjäna sitt liv, men metanogener är inga wimps, säger Kral. ”De är tuffa, hållbara. Det faktum att de har funnits antagligen sedan början av livet på jorden och fortsätter att vara den dominerande livsformen under ytan och djupt i haven, betyder att de är överlevande, de klarar sig extremt bra. ”
Originalkälla: NASA Astrobiology
