甲烷又一次成为新闻焦点，但这次不是以那种可怕的 气候末日的预兆 的方式。 《纽约时报》周末报道，NASA 的“好奇号”火星探测器在盖尔撞击坑附近发现了火星大气中甲烷含量异常高，至少是“好奇号”2013 年测量值的 3 倍。NASA 确认了这一消息，再次点燃了我们可能在红色星球上发现了地外生命迹象的希望。
“看到这些新的数据总是很有趣，因为它们给了我们更多的思考、评估和分析的空间，”休斯顿的行星地质学家、行星科学研究所的资深科学家 Dorothy Oehler 说。每个人最关心的问题是，我们是否能从这次峰值中获得一些信息，从而比之前的调查更能解释火星甲烷的起源。“这显然是一股能量和兴趣的脉冲。我们正在努力弄清楚它的真实性。”
但问题就在这里——这次甲烷峰值有多真实，以及它对火星生命搜寻意味着什么，这个问题尚未得到解答，而且非常复杂。更有可能的是，这项最新的观测只会让我们离答案更近一步，而不是直接给出答案。
在另一个星球上发现甲烷是一件大事，因为它是一种地球上某些微生物产生的气体。这些被称为产甲烷菌的生物，在极低氧气或无氧气的条件下生存，并将甲烷作为代谢废物释放出来。它们通常存在于湿地、深埋在地下的岩石中，甚至是一些哺乳动物的消化道中。是的，它们是牛放屁和打嗝“污染世界”的原因。
撇开牛的肠胃胀气不谈，不难想象当火星更温暖湿润时，这些生物是如何演化而来的——以及当红色星球变成寒冷荒原时，它们是如何设法在地下生存下来的。一旦暴露在大气中，甲烷会在几百年内分解，所以探测到的火星上的气体含量一定是在最近才释放出来的。
我们之前也探测到过这种峰值，但重复的测量并没有带来多少清晰的结论。“好奇号”探测器拥有令人难以置信的船载科学仪器套件，但它并没有针对测量这些气体或进行能够提示其来源的分析进行优化。Oehler 曾参与过一项独立确认“好奇号”2013 年甲烷探测结果的研究，该研究是通过欧洲航天局的“火星快车”轨道器进行的观测实现的。这为这些峰值的真实性提供了令人鼓舞的证据。
然而，欧洲航天局-俄罗斯联邦航天局的“痕量气体轨道器”(ExoMars Trace Gas Orbiter)——专门设计用于更灵敏地探测火星大气中低至每万亿分之一 (parts per trillion) 的甲烷含量——在其首批结果中却一无所获。我们当然在火星上发现了甲烷，但我们并没有真正更接近理解它的含义。
这些峰值的瞬时性只会加剧混乱。NASA 周一确认，“好奇号”探测到的甲烷峰值曾达到每十亿分之一 (parts per billion) 21 的水平，现已回落至每十亿分之一以下 (below 1 part per billion) 的背景水平。“这就是我们对火星甲烷峰值的经验，”她说。“它们持续时间不长，”仅在一到两个火星日后就消失了。而且即使是每十亿分之一 21 的水平，也比我们地球上的水平低两个数量级。
也许火星上所有的甲烷都不是新鲜的。甲烷会在地球上的永久冻土和冰中被困住，而火星有大量的古老冰层，可能含有数十亿年前产生的甲烷。“你所要做的，”Oehler 说，“就是对行星施加压力，或者改变当地的某些条件，从而扰乱冰层，”并将其释放到地表。这些扰动可能由地震活动、潜在的火山活动、流星撞击——任何可能打开断层并破坏永久冻土封层的原因引起。ESA TGO 任务的项目科学家 Håkan Svedhem 也补充说，季节性或昼夜变化触发的温度变化可能会为离散的气体浓度提供通往地表的路径。
尽管甲烷是生物活动的一个有力迹象，但它远非过去或现在外星生命的明确指标。Oehler 认为，至少有一部分气体可能来自地球物理过程。地球上最常见的非生物甲烷生成者是费托合成反应 (Fischer–Tropsch reactions)，在这种反应中，氧化态的碳与氢结合生成甲烷和水。这些通常是高温反应，但有些版本可以在火星般的气候中发生。
非生物甲烷的第二个来源是热生成——埋藏有机物的加热。“这在地球上随时都会发生。事实上，这就是我们从有机物中提取石油和天然气的方式，”Oehler 说。陨石 可能将这些有机物带到了火星。撞击加热可能将其分解成甲烷，而冻结条件可能将其输送到地下的冰封层中。
第一步是找出甲烷的来源。它很可能来自地下，但即使这一点也未经证实。Svedham 指出，TGO 和火星快车 碰巧在“好奇号”探测到甲烷峰值的同时，也收集了靠近盖尔撞击坑的观测数据。这三方的数据，再加上温度和大气风的测量，可以为我们提供一个狭窄的探索目标。
这个火星甲烷的谜团，可能需要一些地表和地下的实地调查才能解决。“我们必须考虑到，行星上可能存在一些我们不甚了解的过程——一些快速摧毁或封存大气中未测量到的甲烷的方法或机制，”Oehler 说。有些人可能认为，我们进行此类研究的最佳选择是 2020 火星探测器，它能够钻探到地下两米。这听起来不算是什么了不起的壮举，但可能足以揭示是什么——或谁——在释放这些气体。
