2012年12月，歐洲的火星快車軌道器拍攝到了這張半亮的火星照片。圖片來源：ESA

　　我們離破解火星甲烷之謎又近了一步。

　　美國宇航局的“好奇號”探測器最近確定，火星大氣中甲烷的背景值是具有季節性循環的，火星的甲烷水平會在北半球夏季達到峯值。到目前爲止，這個六輪機器人還在火星蓋爾隕石坑(直徑96英里/154公里)內探測到兩次甲烷噴發，一次是在2013年6月，另一次是在2013年末到2014年初。

　　這些發現引起了天體生物學家的興趣，因爲甲烷可能是一種潛在生物特徵。雖然甲烷可以通過各種地質過程產生，但地球空氣中的絕大多數甲烷是由微生物和其他生物排出的。

　　由於2013年6月的發現剛剛得到證實，所以一些答案可能很快就會浮出水面。一項新的研究報告稱，位於火星上方高處的歐洲火星快車軌道器(Mars Express orbiter)也注意到了這一峯值。

　　“儘管之前的觀測(包括好奇號的觀測)都存在爭議，但這次首次獨立證實甲烷水平的激增增加了科學家對探測的信心，”羅馬天體物理研究所的馬可·吉拉納(Marco Giuranna)說。

　　此外，Giuranna和他的團隊還追蹤到了2013年6月羽流的可能來源：那是蓋爾隕石坑以東約310英里(500公里)的一個地質比較複雜的區域。

　　蓋爾隕石坑的一陣空氣

　　研究人員使用了火星快車公司(Mars Express)的行星傅裏葉光譜儀(PFS)收集的數據，該儀器在2004年也探測到了火星甲烷的蹤跡。(該航天器自2003年12月以來一直環繞火星運行。)

　　PFS的首席研究員Giuranna已經準備好與好奇號團隊合作。Giuranna說，火星車在2012年8月於蓋爾隕石坑內部着陸後不久，他就決定長期監測隕石坑上方的空氣。

　　從火星軌道上測量火星的甲烷水平很棘手，箇中原因有很多，包括氣體的低丰度和弱吸收的特性。(從地球上測量火星上的甲烷也不是一件輕鬆的事，因爲地球大氣層中甲烷的含量要高得多，這會使得我們對火星甲烷水平的觀測和解釋變得複雜。這些因素有助於解釋Giuranna上面提到的爭論。)

　　因此，Giuranna和他的同事開發了一種新的方法來選擇、處理和分析PFS數據。在這項新研究中，他們將這種方法應用於好奇號火星任務頭20個月裏對蓋爾隕石坑測量到的測量數據。

　　他們發現了一個線索：2013年6月16日，按體積計算，甲烷的峯值約爲15.5億分之一(ppb)。這距離“好奇號”在火星上探測到接近6ppb的峯值只隔了一天。

　　“我們非常幸運，因爲這不是協調觀測的結果，”Giuranna通過電子郵件說，“這只是偶爾的!”

　　順便說一下，好奇號測量到的蓋爾隕石坑空氣甲烷含量範圍在0.24 ppb到0.65 ppb之間。

　　追蹤源頭

　　研究小組還利用兩種獨立的方法，鎖定了甲烷羽流的可能來源區域。

　　研究人員將蓋爾隕石坑周圍的區域劃分爲一系列正方形，每個正方形的邊長都接近155英里(250公里)。然後，他們利用計算機模擬技術爲每一個正方形創造了100萬個甲烷釋放場景，以評估每一個正方形作爲蓋爾隕石坑甲烷氣體來源的可能性。科學家們還研究了每個正方形區域的地質情況，尋找可能與甲烷排放有關的特徵，比如斷層線和斷層交叉點。

　　吉拉納說：“值得注意的是，我們發現各自獨立進行的大氣模擬和地質評估結果都表明，這些甲烷來自於位於蓋爾隕石坑以東大約500公里處的同一地區。這非常令人興奮，也在很大程度上出乎意料。”

　　他補充說，這個潛在發源地的冰下可能含有甲烷。

　　研究人員新的研究(4月1日在《自然地球科學》網上期刊發表)中寫道，“斷層可能會偶爾釋放出甲烷氣體，這有可能是由於部分冰塊的融化所導致，也有可能是因爲氣體在遷移過程中積累而增加的氣體壓力，或由於行星運動和地方隕石撞擊的影響，”。

　　還有很多工作要做

　　這篇論文並沒有說明甲烷的最終來源——它究竟是由火星微生物產生的，還是由熱水和某些岩石的反應產生的呢?科學家們也不知道檢測到的甲烷氣體是在最近產生的還是在很久以前產生的，畢竟，它可能已經被困在冰下很多年了。

　　但這項新研究最終可能可以幫助研究人員弄清這些問題的真相。Giuranna說，例如，火星快車將在未來詳細觀察潛在的氣體來源區域。其他航天器，如甲烷嗅探微量氣體軌道器(TGO)(歐洲-俄羅斯ExoMars計劃的一部分)也可能會做到這一點。

　　Giuranna的團隊參與了於2016年10月到達火星的TGO任務，協調TGO-Mars Express測量任務也正在有序進行。Giuranna說，PFS小組還打算將其新的分析技術應用於儀器的整個數據集。

　　他說：“後續工作對於更好地瞭解火星上的甲烷氣體非常重要，我們正在收集一個拼圖的碎片，並且我們需要更多的碎片來更好地理解正在發生的事情。”