De processen achter het vrijkomen en verbruiken van methaan op Mars zijn besproken sinds ongeveer 15 jaar geleden voor het eerst methaan werd gemeten. Nutsvoorzieningen, een interdisciplinaire onderzoeksgroep van de Universiteit van Aarhus heeft een eerder over het hoofd gezien fysisch-chemisch proces voorgesteld dat de consumptie van methaan kan verklaren.

Ongeveer 15 jaar geleden, men kon voor het eerst lezen over methaan in de atmosfeer van Mars. Dit wekte grote belangstelling, ook buiten de wetenschappelijke kringen, sinds methaan, gebaseerd op onze kennis van methaan op aarde, wordt beschouwd als een bio-handtekening, d.w.z. tekenen van biologische activiteit en dus leven.

In de daaropvolgende jaren, men kon artikelen lezen die afwisselend berichtten over de aan- en afwezigheid van methaan. Deze variatie leidde tot twijfels over de nauwkeurigheid van de eerste methaanmetingen. Recente metingen van methaan in de atmosfeer van Mars hebben nu aangetoond dat de dynamiek ervan reëel genoeg is en het feit dat soms slechts zeer lage concentraties kunnen worden gemeten, is te wijten aan een onopgelost mechanisme waardoor methaan uit de atmosfeer verdwijnt en niet aan een verkeerde meting.

De methaanbronnen of de oorzaken voor het verdwijnen ervan zijn op dit moment niet geïdentificeerd. Vooral dat laatste, de snelle verdwijning van methaan, een plausibele mechanistische verklaring ontbreekt. Het meest voor de hand liggende mechanisme, namelijk de fotochemische afbraak van methaan veroorzaakt door UV-straling, kan de snelle verdwijning van methaan niet verklaren, wat een voorwaarde is om de dynamiek te kunnen verklaren.

Erosie en chemie

Aarhus-onderzoekers hebben zojuist een artikel in het tijdschrift gepubliceerd Icarus waarin ze een nieuw mechanisme voorstellen dat de verwijdering van methaan op Mars kan verklaren. Voor jaren, de multidisciplinaire Mars-groep heeft het belang onderzocht van door de wind aangedreven erosie van mineralen voor de vorming van reactieve oppervlakken onder Mars-achtige omstandigheden. Voor dit doeleinde, de onderzoeksgroep heeft in hun 'aardse' laboratoria apparatuur en methoden ontwikkeld om erosie op Mars te simuleren.

Gebaseerd op Mars-analoge mineralen zoals basalt en plagioklaas, de onderzoekers hebben aangetoond dat deze vaste stoffen kunnen worden geoxideerd en gassen worden geïoniseerd tijdens de erosieprocessen. Dus, het geïoniseerde methaan reageert met de minerale oppervlakken en bindt zich eraan. Het onderzoeksteam heeft aangetoond dat het koolstofatoom, zoals methylgroep van methaan, bindt direct aan het siliciumatoom in plagioklaas, dat ook een dominant onderdeel is van het oppervlaktemateriaal van Mars.

Wat de onderzoekers in het laboratorium zien, zou ook het verlies van methaan op Mars kunnen verklaren. Door dit mechanisme, die veel effectiever is dan fotochemische processen, methaan kon binnen de waargenomen tijd uit de atmosfeer worden verwijderd en vervolgens worden afgezet in de brongrond van Mars.

Heeft invloed op de mogelijkheid van leven

De onderzoeksgroep heeft verder aangetoond dat deze minerale oppervlakken kunnen leiden tot de vorming van reactieve chemicaliën zoals waterstofperoxide en zuurstofradicalen, die zeer giftig zijn voor levende organismen, incl. bacteriën.

De resultaten van de groep zijn belangrijk voor het beoordelen van de mogelijkheid van leven op of nabij het oppervlak van Mars. In een aantal vervolgonderzoeken de onderzoekers gaan nu kijken wat er aan de hand is met het gebonden methaan, en of het erosieproces naast de gassen in de atmosfeer ook meer complex organisch materiaal verandert of zelfs volledig verwijdert, die ofwel op Mars zelf kan ontstaan ​​of als onderdeel van meteorieten naar Mars is gekomen.

De resultaten hebben dus een impact op ons begrip van het behoud van organisch materiaal op Mars en dus op de fundamentele kwestie van leven op Mars, onder meer in verband met de interpretatie van de resultaten van de aanstaande ExoMars-rover, die ESA naar verwachting in 2021 op Mars zal landen.