【惑星科学】火星にメタンは存在しない？
Nature
火星探査ミッション「エクソマーズ」の探査機トレース・ガス・オービター（TGO）による初期観測結果を紹介する2編の論文が、今週掲載される。一方の論文によれば、先行研究（4月上旬にNature Geoscienceで発表された論文を含む）の結果に反して、TGOは火星でメタンを検出しておらず、この食い違いの原因について疑問が生じている。もう一方の論文には、火星ではめったに起こらない惑星規模の砂塵嵐について記述されており、この事象は火星の大気に及ぼす影響を解明する上で役立つ可能性がある。
2016年のTGOミッションの重要な目標の1つは、火星の大気ガスについての解明を進めることだった。例えば、メタンが検出されれば、生命活動や地質学的活動の証拠となる可能性がある。またTGOは、火星の大気モデルの精緻化を図るため、火星の大気組成と気温の季節変動を監視している。
Oleg Korablevたちの論文は、2018年4～8月に行われた、メタンを検出するための高感度観測について記述している。この期間の観測では、両半球の一定範囲の緯度域でメタンは検出されず、メタンの上限値は、メタンの検出を報告した先行研究における観測値のわずか10分の1～100分の1だった。Korablevたちは、今回の観測結果と過去の観測結果の不一致を解決するには、メタンを大気下層から急速に除去する未知の過程が働いていると考える必要があることを示唆している。
一方、Ann C. Vandaeleたちの別の論文は、砂塵嵐が火星の大気に及ぼす影響について記述している。火星では、こうした砂塵嵐はめったに起こらないが、大気に対する影響は数か月間続き、水蒸気の分布を変えて、気候変動を引き起こす可能性もある。Vandaeleたちはまた、TGOの機内に回収された砂塵、水、および準重水（HDO；通常よりも水素同位体の重水素の含有量が多い水）の高分解能測定の結果を示している。この測定結果から、砂塵嵐が始まった2018年5月30日以降、水とHDOの存在量が急増したことが判明した。その原因について、Vandaeleたちは、砂塵嵐が発生すると気温が上昇して、大気循環が強まって氷雲形成が妨げられ、これによって水蒸気が標高の低いところに局在するという考えを示している。この知見から、火星の環境に対する砂塵嵐の影響は急速に現れることが明らかになった。
Early observations from the ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) are published in a pair of papers in this week’s Nature. One paper reports that, in contrast to previous work (including a study published in Nature Geoscience earlier this month), the TGO did not detect methane on Mars, which raises questions about the reasons for these discrepancies. The other paper describes a rare Martian global dust storm, which may help us to understand the impacts of such events on the Martian atmosphere.
A key goal of the 2016 TGO mission was to better understand the atmospheric gases present on Mars. The detection of methane, for example, may be evidence of possible biological or geological activity. The TGO also monitors seasonal changes in the atmospheric composition and temperature of Mars in order to refine atmospheric models.
In one paper, Oleg Korablev and colleagues describe highly sensitive attempts to detect methane from April to August 2018. They report that methane was not detected over a range of latitudes in both hemispheres during this time period, with an upper limit for methane that is 10 to 100 times lower than previously reported positive detections. The authors suggest that to resolve the discrepancies between their findings and earlier measurements would require the operation of an unknown process that rapidly removes methane from the lower atmosphere.
In the other paper, Ann C. Vandaele and colleagues describe the impact of a dust storm on the Martian atmosphere. These dust storms are rare events, but can affect the Martian atmosphere for months, altering the distribution of water vapour and potentially changing the climate. The authors present high-resolution measurements of dust, water and HDO or ‘semi-heavy water’ (water that contains a larger-than-normal amount of the hydrogen isotope deuterium) collected onboard the TGO. Their measurements reveal that during the storm, which started on 30 May 2018, abundances of water and HDO increased quickly. They suggest that this may be the result of warmer temperatures during the storm, causing stronger atmospheric circulation and preventing ice cloud formation, which may confine water vapour to lower altitudes. The findings reveal the rapid impact of dust storms on the Martian environment.
doi: 10.1038/s41586-019-1096-4
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