未解开的火星甲烷之谜，好奇号为科学家提供了一个新的线索：氧气

在三年的火星历程（或将近六个地球年）中，NASA好奇号火星探测车腹部的火星样品分析（SAM）便携式化学实验室中的仪器吸入了Gale Crater的空气并对其成分进行了分析。SAM喷出的结果证实了表面的火星大气成分：95％的二氧化碳（CO 2），2.6％的分子氮（N 2），1.9％的氩气（Ar），0.16％的分子氧（O 2）和0.06％一氧化碳（CO）。他们还揭示了全年中火星空气中的分子如何随着气压的变化而混合和循环的。这些变化是由于CO 2冬季，天然气会在两极冻结，从而在重新分配空气后降低整个星球的气压，以保持压力平衡。当CO 2在春季和夏季蒸发并在整个火星中混合时，它将升高气压。

在这种环境下，科学家发现氮气和氩气遵循可预测的季节性模式，全年相对于空气中的CO2含量，大风火山口的浓度呈上升和下降趋势。他们希望氧气也能这样做，但事实并非如此，取而代之的是整个春季和夏季，空气中的气体量最多增加了30％，然后在秋季下降到已知化学方法预测的水平。尽管向大气中添加的氧气量有所变化，但这种模式在每个春天都重复出现，这暗示着有某种物质在产生并随后将其带走。

密歇根大学安娜堡分校气候与空间科学教授苏希尔·阿特雷亚（Sushil Atreya）说：“我们第一次看到这一点，真是令人困惑。” Atreya是该主题论文的合著者，该论文于11月12日发表在《地球物理研究杂志：行星》上。

一旦科学家发现了氧气的谜团，火星专家便着手尝试对其进行解释。他们首先对用于测量气体的SAM仪器（四极质谱仪）的准确性进行了两次和三次检查。仪器很好。他们考虑了CO2或水（H2O）分子在大气中破裂时可能释放出氧气，导致短暂上升的可能性。但是，要比火星高出五倍的水才能产生额外的氧气和CO2，分解太慢也无法在这么短的时间内生成。那么氧气减少的原因呢？太阳辐射能将氧气分子分解成两个原子并吹向太空吗？科学家得出结论，不能，因为氧气至少需要10年才能通过此过程消失。

领导这项研究的美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的行星科学家梅利莎·特纳说：“我们正在努力解释这一点。” “事实上，每个季节的氧气行为都不是完全重复的，这使我们认为这与大气动力学无关，它可能是我们无法解释的某种化学来源和吸收剂。”

对于研究火星的科学家来说，氧气的故事与甲烷非常相似。甲烷不断地在大风火山口中漂浮，其数量很少（平均为0.00000004％），即使用火星上最灵敏的仪器也几乎看不到。不过，它是由SAM的可调激光光谱仪测量的。该仪器显示，尽管甲烷随季节上升和下降，但由于莫名其妙的原因，在夏季，甲烷的丰度增加了约60％。（实际上，甲烷还会随机且急剧地增加，科学家们正在试图找出原因。）

掌握了氧气发现之后，Trainer的团队想知道与甲烷自然季节变化相似的化学物质是否也可能驱动氧气，因为在某种时期，这两种气体似乎是同时波动的。

阿特雷亚说：“在火星年的大部分时间里，我们开始看到甲烷和氧气之间的这种让人疑惑的联系，我认为这是有帮助的，我只是还没有答案。”

氧气和甲烷可以通过生物方式（例如从微生物中）产生，也可以通过非生物方式（从与水和岩石有关的化学物质中）产生，科学家们正在考虑所有选择，尽管他们没有任何令人信服的证据证明火星具有生物活性，好奇号没有确切地说出火星甲烷或氧气来源是生物还是地质的工具，科学家期望非生物学的解释更有可能并且正在努力地充分理解它们。

培训师小组认为火星土壤是春季额外氧气的来源，毕竟，众所周知它富含诸如过氧化氢和高氯酸盐之类的化合物，在维京号着陆器上进行的一项实验表明，几十年前，热量和湿气可以从火星土壤中释放氧气，但是，该实验是在与火星春季环境完全不同的条件下进行的，除其他问题外，它无法解释氧气的下降，其他可能的解释目前还不十分清楚。例如，研究人员在论文中报告说，例如，土壤的高能辐射可能会在空气中产生额外的O2，但要花一百万年的时间才能在土壤中积累足够的氧气，以解决仅在一个春季中测得的升压问题。 。

“我们还无法提出一种能够产生所需氧气量的方法，但是我们认为这必须是表层土壤中某些物质的季节变化，因为大气中没有足够的可用氧原子来创造我们所看到的行为。”马里兰大学大学公园分校的助理研究员，论文的另一位合著者蒂莫西·麦康诺奇（Timothy McConnochie）说。

NASA的双“维京”着陆器是以前唯一能够测量地面火星空气成分的航天器，于1976年到达地球。维京实验只覆盖了火星几天，因此它们无法揭示不同气体的季节性模式。新的SAM测量是第一个这样做的。SAM小组将继续测量大气中的气体，以便科学家可以在每个季节收集更详细的数据。同时，Trainer和她的团队希望其他火星专家能够解决氧的奥秘。

“这是多年来我们第一次看到这种有趣的行为。我们对此并不完全了解，” Trainer说。“对我来说，这是对所有对此感兴趣的聪明人的公开电话：看看您能想到什么。”

本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。