Mysteries rond methaan op Mars

ESA wil uitvissen wat de reden is. Wat de uitkomst ook is, het is ophefmakend nieuws voor een planeet waarvan men ooit dacht dat ze biologisch en geologisch op non-actief stond.

Het mysterie rond het methaan stak kort na december 2003 de kop op, toen ESA's ruimtesonde Mars Express in een baan rond de Rode Planeet kwam. Toen de Planetary Fourier Spectrometer (PFS) gegevens begon te verzamelen merkten Vittorio Formisano van het Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario CNR in Rome en de rest van het team rond dit instrument iets merkwaardigs op. Ze zagen sporen van koolstofdioxide en waterdamp, zoals verwacht, maar ook van methaan.

Verrassing

Er zijn ook wel manieren om methaan te produceren zonder leven, zoals door vulkanische activiteit, maar het is de mogelijke biologische piste die de aandacht trok op de ontdekking.

'Methaan was een verrassing, dat hadden we niet verwacht', zegt ESA Marsonderzoeker Agustin Chicarro. De reden is dat op de aarde veel van het methaan in onze atmosfeer vrijkomt door geëvolueerde levensvormen, zoals door vee dat voedsel opneemt. Er zijn ook wel manieren om methaan te produceren zonder leven, zoals door vulkanische activiteit, maar het is de mogelijke biologische piste die de aandacht trok op de ontdekking.

De ontdekking van methaan door Mars Express staat niet op zichzelf. Toen Mars Express onderweg was vonden twee onafhankelijke teams van astronomen vanaf de aarde met behulp van telescopen de eerste sporen van methaan. Na vijf jaar intensief onderzoek bevestigden alle volgende waarnemingen de ontdekkingen. Ze stelden de planetaire onderzoekers voor een groot raadsel.

Vreemde ontwikkeling

Methaan zou gedurende ongeveer 300 jaar stabiel moeten blijven in de atmosfeer van Mars. Wat ook het methaan produceert, het moet dus van recente oorsprong zijn.

In januari 2009 publiceerde een team onder leiding van Michael Mumma van het Goddard Space Flight Center van de NASA dat het methaan dat het in 2003 had waargenomen geconcentreerd was in drie gebieden op de planeet. Dit toonde aan dat het methaan op dat ogenblik aan het vrijkomen was en waargenomen werd alvorens het zich over de planeet kon verspreiden.

Daarna begonnen de zaken zich heel vreemd te ontwikkelen. In plaats van de normale 300 jaar was het methaan al begin 2006 bijna volledig verdwenen. Er is duidelijk iets vreemds aan de hand op Mars. 'We dachten te begrijpen hoe methaan zich op Mars gedraagt. Maar als de metingen juist zijn, dan moeten we iets heel belangrijks over het hoofd zien', zegt Franck Lefèvre van de Université Pierre et Marie Curie (CNRS, Parijs) en lid van het team rond het SPICAM-instrument op Mars Express.

Methaan snel verwijderd

Iets verwijdert het methaan 600 keer sneller uit de atmosfeer dan de modellen kunnen verklaren.

Samen met zijn collega François Forget, die zich bezighoudt met atmosferisch onderzoek en ook afkomstig is van de Université Pierre et Marie Curie onderzocht Lefèvre het verdwijnen van het methaan met een computermodel van het klimaat op Mars. 'We pakten het probleem aan als onderzoekers van de atmosfeer, zonder ons iets aan te trekken van de aard van de bron van het methaan', vertelt hij.

In onlangs gepubliceerde resultaten vonden ze dat hun computermodel wel elementen als koolstofmonoxide en ozon in de atmosfeer kunnen reproduceren, maar niet het gedrag van het methaan.

'Iets verwijdert het methaan 600 keer sneller uit de atmosfeer dan de modellen kunnen verklaren', zegt Lefèvre. 'Bijgevolg moet de bron 600 keer intensiever zijn dan we aanvankelijk dachten en dat is bijzonder hoog, zelfs naar de geologische normen op onze eigen aarde.'

Prioriteit

De verdenking valt op het oppervlak van de planeet als oorzaak voor de zo snelle verwijdering van methaan. Ofwel zit het methaan gevangen in het daarop aanwezig stof, ofwel wordt het vernietigd door snel reagerende chemische stoffen als waterstofperoxide, zoals al aangegeven door de Vikingmissies in de jaren '70.

Als dat laatste het geval is, dan is het oppervlak van Mars veel vijandiger voor van organische moleculen (die koolstof bevatten) dan men had gedacht. Dat zal het zoeken naar sporen van vroeger of huidig leven op Mars veel moeilijker maken. Toekomstige Marswagentjes zullen dus in de Marsbodem moeten boren om naar sporen van leven te zoeken.

ESA en het Italiaanse ruimtevaartagentschap ASI zullen in november een driedaagse internationale workshop organiseren om het methaanmysterie tot op de bodem uit te spitten. Onderzoekers zullen er de resultaten bespreken en toekomstige strategieën voor het onderzoek van het methaan plannen.

Op de workshop hoopt het Mars Express PFS-team een globale kaart van het methaan op Mars te kunnen voorstellen. 'Het in kaart brengen van het methaan met de PFS is de laatste maanden prioriteit voor ons geworden', aldus Olivier Witasse, ESA-projectonderzoeker voor Mars Express.

Fascinerende planeet

Ofwel zit het methaan gevangen in het aanwezig stof ofwel wordt het vernietigd door chemische stoffen […] Als dat laatste het geval is, dan is het oppervlak van Mars veel vijandiger voor organische moleculen dan men had gedacht.

In juli kwamen ESA en NASA overeen om samen missies naar Mars te lanceren. De zaak van het methaan is zo belangrijk dat deze toekomstige projecten er waarschijnlijk ook aandacht aan zullen schenken. 'Het methaan op Mars beter begrijpen is één van onze topprioriteiten', zegt Witasse.

Wat ook de verklaring voor het methaan is, het maakt Mars nog fascinerender dan deze planeet al was voor de planeetonderzoekers.

Achtergrond

Observed variations of methane on Mars unexplained by known atmospheric chemistry and physics door F. Lefèvre en F. Forget werd gepubliceerd in Nature op 6 augustus 2009

Meer informatie

Olivier Witasse
ESA Mars Express Project Scientist
Olivier.Witasse@esa.int

Franck Lefèvre
Université Pierre et Marie Curie, CNRS, Paris
Franck.Lefevre@upmc.fr

Francois Forget
Laboratoire de Météorologie Dynamique, Université Paris
Francois.Forget@lmd.jussieu.fr