Skip to main content
2021-07-20

Dit is een vertaling van een artikel van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA)

Nieuwe bevindingen van de ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter stellen nieuwe bovengrenzen vast voor de hoeveelheid methaan, ethaan, ethyleen en fosfine in de marsatmosfeer, vier zogenoemde 'biomarker'-gassen die mogelijke tekenen van leven zijn.

Het zoeken naar biomarkers op Mars is een hoofddoel van de ExoMars Trace Gas Orbiter. Een belangrijke biomarker is methaan, aangezien veel van het methaan dat op aarde wordt gevonden geproduceerd wordt door levende wezens of door geologische activiteit - en hetzelfde kan dus gelden voor Mars.

Het 'methaanmysterie' op Mars is al vele jaren aan de gang. Er zijn tegenstrijdige bevindingen van missies zoals ESA’s Mars Express en NASA’s Curiosity rover, die sporadische pieken en uitbarstingen van het gas in de atmosfeer van Mars vastleggen, schommelingen zowel vanuit een baan om de aarde als aan het oppervlak van de planeet (tekenen dat het gas zou variëren volgens de seizoenen) of helemaal geen methaan waarnemen.

Eerdere schattingen van Mars Express en missies vanop het Marsoppervlak variëren van 0,2 tot 30 ppbv  (parts per billion by volume), wat neerkomt op maximaal 30 moleculen methaan per miljard moleculen. Ter referentie: de concentratie van methaan in de atmosfeer van de Aarde bedraagt bijna 2000 ppbv.

De eerste resultaten van de Trace Gas Orbiter, die in april 2019 werden gerapporteerd, vonden echter geen spoor van methaan. In plaats daarvan werd berekend dat, indien aanwezig, het gas een maximale concentratie van slechts 0,05 ppbv zou moeten hebben.

Franck Montmessin van LATMOS, Frankrijk, co-hoofdonderzoeker van de Atmospheric Chemistry Suite (ACS) van de Trace Gas Orbiter en hoofdauteur van een van een drietal nieuwe artikelen over martiaanse biomarkers:

We hebben nu de Trace Gas Orbiter gebruikt om de bovengrens voor methaan op Mars nog verder te verfijnen, dit keer door gegevens te verzamelen over meer dan 1,4 marsjaren (2,7 aardjaren). We vonden geen enkel teken van het gas, wat suggereert dat de hoeveelheid methaan op Mars waarschijnlijk nog lager is dan eerdere schattingen suggereren.

Aangezien de instrumenten van de orbiter zeer gevoelig zijn, moet de aanwezigheid van methaan minder dan 0,05 ppbv bedragen - en waarschijnlijk minder dan 0,02 ppbv, aldus Franck en collega's. De wetenschappers zochten ook naar tekenen van methaan rond Curiosity's thuisbasis, de Gale Crater, en vonden niets, ondanks het feit dat de rover de aanwezigheid van methaan daar meldde.

"Curiosity meet direct aan het oppervlak van Mars, terwijl de orbiter een paar kilometer daarboven metingen doet. Het verschil tussen deze twee bevindingen zou kunnen verklaard worden doordat methaan is ingesloten in de lagere atmosfeer of de directe omgeving van de rover," voegt Franck toe.

Het ogenschijnlijke gebrek aan methaan op Mars, zoals gerapporteerd door Franck en collega's, wordt ondersteund door een artikel dat gebruik maakt van gegevens van het NOMAD-instrument (van het BIRA) aan boord van de orbiter, dat ook een volledig marsjaar beslaat en naar methaan en twee andere biomarkers zoekt.

Hoofdauteur van de studie Elise Wright Knutsen, voorheen verbonden aan NASA's Goddard Space Flight Center in de VS en nu aan LATMOS in Frankrijk:

We vonden ook geen teken van methaan op Mars en stelden een bovengrens van 0,06 ppbv, wat overeenkomt met de eerste bevindingen van TGO met behulp van ACS. We hebben niet alleen gezocht naar methaan over het hele oppervlak, maar ook naar lokale pluimen op meer dan 2000 plaatsen op de planeet en we hebben niets gevonden - dus als er op deze manier methaan vrijkomt, moet dat sporadisch zijn.

Naast methaan zochten Elise en collega's naar twee andere potentiële biomarker-gassen: ethaan en ethyleen. Deze moleculen worden verwacht te ontstaan nadat methaan door zonlicht is afgebroken, en zijn dus zowel op zichzelf als in de context van onze jacht op methaan interessant. Ethaan- en ethyleenmoleculen hebben ook een korte levensduur, wat betekent dat als ze in een planeetatmosfeer worden aangetroffen, ze recent moeten zijn vrijgekomen of via een continu proces moeten zijn gecreëerd. Dat maakt ze tot uitstekende tracers van mogelijke biologische of geologische activiteit.

"Dit zijn de eerste resultaten van ExoMars op jacht naar deze twee gassen," zegt Elise. "We hebben geen van beide gassen gedetecteerd en hebben daarom de bovengrenzen voor ethaan en ethyleen vastgesteld op respectievelijk 0,1 en 0,7 ppbv - laag, maar hoger dan onze grenzen voor methaan."

De orbiter is ook op jacht gegaan naar fosfine - een gas dat vorig jaar voor veel ophef en controverse zorgde toen het op Venus gedetecteerd zou zijn. De meeste fosfine op aarde wordt biologisch geproduceerd, waardoor het een spannende biomarker is in de atmosferen van aardse planeten. "We hebben geen tekenen van fosfine gevonden op Mars," zegt Kevin Olsen van de Universiteit van Oxford, UK, en hoofdauteur van de fosfinestudie. "Onze bovengrenzen zijn vergelijkbaar voor die van ethaan en ethyleen - tussen 0,1 en 0,6 ppbv."

De zoektocht naar leven op Mars, of naar sporen van leven, is een centraal doel van het ExoMars-programma, en de jacht op biomarkers is in het bijzonder een hoofddoel van de Trace Gas Orbiter. De aanstaande ExoMars-rover Rosalind Franklin, die in 2022 zal worden gelanceerd, zal de jacht op biomarkers van TGO aanvullen door onder het Marsoppervlak te graven; ondergrondse monsters zullen wellicht meer kans hebben om biomarkers te behouden, aangezien het materiaal is afgeschermd van de intense stralingsomgeving van de ruimte.

Håkan Svedhem, ESA-projectwetenschapper voor de ExoMars Trace Gas Orbiter :

Of er nu wel of geen biomarkers worden gevonden, deze bevindingen zijn belangrijk voor ons begrip van welke processen er wel of niet plaatsvinden in de marsatmosfeer - essentiële informatie bij het overwegen waar we ons verdere onderzoek naar Mars op moeten richten. Er zijn nog veel belangrijke vragen - waarom ziet Curiosity bijvoorbeeld methaan in de Gale Crater, terwijl wij er geen vinden vanuit een baan rond Mars? Kan dit methaan ergens anders vandaan komen, of alleen op bepaalde plaatsen op de planeet worden gevonden - of kan een onverwacht proces het aanwezige methaan vernietigen voordat we het kunnen detecteren?
Het wordt spannend om te blijven samenwerken met missies als de Curiosity en Rosalind Franklin rovers, die allebei een heel ander gezichtspunt hebben dan een orbiter, om echt vast te stellen wat er in deze mysterieuze planetaire omgeving gebeurt.

Dit artikel is gebaseerd op drie studies:

"A stringent upper limit of 20 pptv for methane on Mars and constraints on its dispersion outside Gale crater" door F. Montmessin et al., gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140389

"Comprehensive investigation of Mars methane and organics with ExoMars/NOMAD" door E. Knutsen et al., gepubliceerd in Icarus. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2020.114266

"Upper limits for phosphine (PH3) in the atmosphere of Mars" door K. Olsen et al., gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140868

News image 1
News image legend 1
Beeld van een gebied in de Jezero Crater, dicht bij de landingsplaats van Perseverance, genomen door de CaSSIS camera op de ESA-Roscosmos Exomars Trace Gas Orbiter op 23 april 2020.
Credit: ESA/Roscosmos/CaSSIS, CC BY-SA 3.0 IGO
News image 2
News image legend 2
De ExoMars Trace Gas Orbiter heeft nieuwe bovengrenzen vastgesteld voor methaan, ethaan, ethyleen en fosfine in de marsatmosfeer, waarbij zeer weinig bewijs voor hun bestaan is gevonden. De gassen worden vaak in verband gebracht met biologische of geologische processen, dus begrijpen of ze al dan niet aanwezig zijn op een andere planeet is essentieel om te begrijpen welke processen al dan niet actief zijn op Mars vandaag.
Credit: ESA
News image 3
News image legend 3
Deze grafiek geeft een overzicht van belangrijke pogingen om methaan op Mars te meten. Er zijn meldingen van methaan gedaan door telescopen op aarde, door ESA's Mars Express vanuit een baan om Mars, en door NASA’s Curiosity rover aan het oppervlak bij Gale Crater; ook zij hebben meetpogingen gemeld waarbij geen of zeer weinig methaan is waargenomen. Meer recent heeft de ExoMars Trace Gas Orbiter van ESA-Roscosmos een afwezigheid van methaan gerapporteerd, en een zeer lage bovengrens gegeven.
Credit: ESA