2012年12月，欧洲的火星快车轨道器拍摄到了这张半亮的火星照片。图片来源：ESA

　　我们离破解火星甲烷之谜又近了一步。

　　美国宇航局的“好奇号”探测器最近确定，火星大气中甲烷的背景值是具有季节性循环的，火星的甲烷水平会在北半球夏季达到峰值。到目前为止，这个六轮机器人还在火星盖尔陨石坑(直径96英里/154公里)内探测到两次甲烷喷发，一次是在2013年6月，另一次是在2013年末到2014年初。

　　这些发现引起了天体生物学家的兴趣，因为甲烷可能是一种潜在生物特征。虽然甲烷可以通过各种地质过程产生，但地球空气中的绝大多数甲烷是由微生物和其他生物排出的。

　　由于2013年6月的发现刚刚得到证实，所以一些答案可能很快就会浮出水面。一项新的研究报告称，位于火星上方高处的欧洲火星快车轨道器(Mars Express orbiter)也注意到了这一峰值。

　　“尽管之前的观测(包括好奇号的观测)都存在争议，但这次首次独立证实甲烷水平的激增增加了科学家对探测的信心，”罗马天体物理研究所的马可·吉拉纳(Marco Giuranna)说。

　　此外，Giuranna和他的团队还追踪到了2013年6月羽流的可能来源：那是盖尔陨石坑以东约310英里(500公里)的一个地质比较复杂的区域。

　　盖尔陨石坑的一阵空气

　　研究人员使用了火星快车公司(Mars Express)的行星傅里叶光谱仪(PFS)收集的数据，该仪器在2004年也探测到了火星甲烷的踪迹。(该航天器自2003年12月以来一直环绕火星运行。)

　　PFS的首席研究员Giuranna已经准备好与好奇号团队合作。Giuranna说，火星车在2012年8月于盖尔陨石坑内部着陆后不久，他就决定长期监测陨石坑上方的空气。

　　从火星轨道上测量火星的甲烷水平很棘手，个中原因有很多，包括气体的低丰度和弱吸收的特性。(从地球上测量火星上的甲烷也不是一件轻松的事，因为地球大气层中甲烷的含量要高得多，这会使得我们对火星甲烷水平的观测和解释变得复杂。这些因素有助于解释Giuranna上面提到的争论。)

　　因此，Giuranna和他的同事开发了一种新的方法来选择、处理和分析PFS数据。在这项新研究中，他们将这种方法应用于好奇号火星任务头20个月里对盖尔陨石坑测量到的测量数据。

　　他们发现了一个线索：2013年6月16日，按体积计算，甲烷的峰值约为15.5亿分之一(ppb)。这距离“好奇号”在火星上探测到接近6ppb的峰值只隔了一天。

　　“我们非常幸运，因为这不是协调观测的结果，”Giuranna通过电子邮件说，“这只是偶尔的!”

　　顺便说一下，好奇号测量到的盖尔陨石坑空气甲烷含量范围在0.24 ppb到0.65 ppb之间。

　　追踪源头

　　研究小组还利用两种独立的方法，锁定了甲烷羽流的可能来源区域。

　　研究人员将盖尔陨石坑周围的区域划分为一系列正方形，每个正方形的边长都接近155英里(250公里)。然后，他们利用计算机模拟技术为每一个正方形创造了100万个甲烷释放场景，以评估每一个正方形作为盖尔陨石坑甲烷气体来源的可能性。科学家们还研究了每个正方形区域的地质情况，寻找可能与甲烷排放有关的特征，比如断层线和断层交叉点。

　　吉拉纳说：“值得注意的是，我们发现各自独立进行的大气模拟和地质评估结果都表明，这些甲烷来自于位于盖尔陨石坑以东大约500公里处的同一地区。这非常令人兴奋，也在很大程度上出乎意料。”

　　他补充说，这个潜在发源地的冰下可能含有甲烷。

　　研究人员新的研究(4月1日在《自然地球科学》网上期刊发表)中写道，“断层可能会偶尔释放出甲烷气体，这有可能是由于部分冰块的融化所导致，也有可能是因为气体在迁移过程中积累而增加的气体压力，或由于行星运动和地方陨石撞击的影响，”。

　　还有很多工作要做

　　这篇论文并没有说明甲烷的最终来源——它究竟是由火星微生物产生的，还是由热水和某些岩石的反应产生的呢?科学家们也不知道检测到的甲烷气体是在最近产生的还是在很久以前产生的，毕竟，它可能已经被困在冰下很多年了。

　　但这项新研究最终可能可以帮助研究人员弄清这些问题的真相。Giuranna说，例如，火星快车将在未来详细观察潜在的气体来源区域。其他航天器，如甲烷嗅探微量气体轨道器(TGO)(欧洲-俄罗斯ExoMars计划的一部分)也可能会做到这一点。

　　Giuranna的团队参与了于2016年10月到达火星的TGO任务，协调TGO-Mars Express测量任务也正在有序进行。Giuranna说，PFS小组还打算将其新的分析技术应用于仪器的整个数据集。

　　他说：“后续工作对于更好地了解火星上的甲烷气体非常重要，我们正在收集一个拼图的碎片，并且我们需要更多的碎片来更好地理解正在发生的事情。”