火星甲烷

许多地质学家和天体生物学家对火星大气中存在甲烷的报道很感兴趣，因为甲烷可能表明火星上存在微生物生命，或者表明存在地球化学过程，例如火山活动或热液活动。

自 2004 年以来，各种任务和观察研究都报告了痕量甲烷（范围从 60 ppbv 到检测限以下 (< 0.05 ppbv)）。 火星上甲烷的来源以及观测到的甲烷浓度存在巨大差异的原因仍然未知，正在研究中。 每当检测到甲烷时，它都会通过一种高效但未知的过程迅速从大气中清除。

甲烷 (CH4) 在火星目前的氧化气氛中化学性质不稳定。 由于来自太阳的紫外线 (UV) 辐射和与其他气体的化学反应，它会很快分解。 因此，大气中持续或偶发的甲烷存在可能意味着存在持续补充气体的来源。

欧空局的火星快车轨道飞行器使用一种称为行星傅里叶光谱仪的仪器测量了大气中甲烷的xxx个证据。 2004 年 3 月，火星快车科学小组提出大气中存在浓度约为 10 ppbv 的甲烷。 三个地面望远镜团队很快证实了这一点，尽管 2003 年和 2006 年的观测结果测量到的丰度差异很大。这种气体的空间和时间变化表明甲烷是局部集中的，并且可能是季节性的。 据估计，火星每年产生 270 吨甲烷。

2011 年，NASA 科学家报告了使用高海拔地面地面观测站（VLT、Keck-2、NASA-IRTF）的高分辨率红外光谱对火星上的痕量物种（包括甲烷）进行的全面搜索，得出了敏感的上限 甲烷（< 7 ppbv）、乙烷（< 0.2 ppbv）、甲醇（< 19 ppbv）和其他（H2CO、C2H2、C2H4、N2O、NH3、HCN、CH3Cl、HCl、HO2——所有限值均在 ppbv 水平 ).

2012 年 8 月，好奇号探测器登陆火星。 流动站的仪器能够进行精确的丰度测量，但不能用来区分甲烷的不同同位素体，因此它无法确定它是地球物理起源还是生物起源。 然而，微量气体轨道器 (TGO) 可以测量这些比率并指出它们的来源。

好奇号可调谐激光光谱仪 (TLS) 于 2012 年进行的首次测量表明，着陆点没有甲烷或低于 5 ppb，后来计算得出基线为 0.3 至 0.7 ppbv。 2013 年，美国宇航局科学家再次报告未检测到超出基线的甲烷。 但在 2014 年，NASA 报告称，好奇号探测器在 2013 年底和 2014 年初检测到其周围大气中的甲烷含量增加了十倍（“尖峰”）。在此期间两个月内进行的四次测量平均为 7.2 ppbv，这意味着 火星不时地从未知来源产生或释放甲烷。 前后，读数平均约为该水平的十分之一。 2018 年 6 月 7 日，美国宇航局宣布确认大气甲烷背景水平存在周期性季节性变化。 在 2019 年 6 月下旬的一次事件中，好奇号火星车原位探测到的xxx甲烷浓度飙升至 21 ppbv。火星快车轨道飞行器恰好在好奇号探测到甲烷前 20 小时在该区域进行现场跟踪，并且 探测后 24 和 48 小时，TGO 大约在同一时间进行大气观测，但纬度较高。

印度火星轨道飞行器于 2014 年 9 月 24 日进入火星轨道，配备法布里-珀罗干涉仪测量大气甲烷，但进入火星轨道后确定无法检测甲烷，因此该仪器被 重新用作反照率映射器。 截至 2019 年 4 月，TGO 显示甲烷浓度低于可检测水平（<0.05 ppbv）。

毅力号漫游车（2021 年 2 月着陆）和罗莎琳德富兰克林漫游车（2023 年到期）将不会配备分析大气甲烷及其同位素的设备，因此拟议的 2030 年代中期火星样本返回任务似乎是最早的样本 分析以区分地质起源和生物起源。

火星甲烷起源的主要候选者包括非生物过程，如水-岩石反应、水的辐射分解和黄铁矿形成，所有这些过程都会产生 H2，然后通过费-托合成产生甲烷和其他碳氢化合物 一氧化碳和二氧化碳。 还表明，甲烷可以通过涉及水、二氧化碳和橄榄石矿物的过程产生，这在火星上很常见。