导读 自从 20 年前首次在火星大气中检测到甲烷以来，科学家们一直在努力揭示其起源以及它如何在这颗红色星球上传播。美国宇航局好奇号火星车在...

自从 20 年前首次在火星大气中检测到甲烷以来，科学家们一直在努力揭示其起源以及它如何在这颗红色星球上传播。美国宇航局好奇号火星车在盖尔陨石坑收集的大气样本的测量结果揭示了甲烷水平在数天内和季节内的波动，但事实证明，查明变化的时间和原因很困难。这些排放物可能是由地下微生物产生的，可以为火星上存在生命提供重要证据。然而，采样会消耗好奇号有限的资源，因此确定波动发生的原因以及何时最好地捕获样本至关重要。

根据约翰·霍普金斯大学环境工程博士生约翰·奥尔蒂斯最近领导的一项研究，气压泵可能以不规则但可预测的间隔将气体从地球表面下方带入大气层。这种自然机制可以为好奇号任务提供有价值的信息，该任务目前已进入第十一个年头。

环境健康与工程系的奥尔蒂斯说：“气压泵是一个过程，大气压力的变化可以将地下岩石孔隙中的气体推拉到地表。” “就像在地球上一样，火星上每天的大气压力变化很大程度上是由太阳加热引起的——夜间较冷的空气压力较高，白天较温暖的空气压力较低。地面基本上可以通过以下方式‘呼吸’出甲烷等气体：当气压较低时，它们会通过裂缝被推到地表;当气压较高时，它们会被拉回地下。”

该团队的研究结果发表在《地球物理研究杂志：行星》上。研究人员包括奥尔蒂斯在约翰霍普金斯大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室、普渡大学和淡水信托基金的同事。

在他们的研究中，研究人员使用计算机模型来模拟甲烷在火星表面下的移动方式以及它在大气中的混合方式。然后，他们将模拟的甲烷浓度与好奇号火星车的测量值进行了比较。由于火星的天气和大气压力远没有地球那么混乱，研究人员能够预测大气中甲烷水平随时间的变化。

研究人员计算机模拟的一个重要发现是火星日出前的“一股”甲烷，这一信息可以指导好奇号进行一系列大气采样实验，作为当前表征盖尔陨石坑甲烷波动特征的活动的一部分。

“我们的工作提出了好奇号收集数据的几个关键时间窗口，每个窗口都有可能告诉我们有关甲烷循环和运输过程的不同信息。我们认为这些提供了限制甲烷波动时间的最佳机会，并有望降低甲烷波动的时间。这条线使我们更接近于了解它来自火星的位置。”约翰·霍普金斯大学环境健康与工程教授、奥尔蒂斯的博士生导师哈里哈尔·拉贾拉姆 (Harihar Rajaram) 说。

作者包括：凯文·刘易斯，约翰·霍普金斯大学副教授;菲利普·斯托弗(Phillip Stauffer)，洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家;罗杰·维恩斯(Roger Wiens)，珀杜大学教授;迪伦·哈普 (Dylan Harp) 是淡水信托基金会的计算水文学家。