لغز الميثان: هل من الممكن أن يضرب مذنب المريخ؟

قد يشير وجود غاز الميثان في أجواء المريخ وتيتان إلى وجود حياة أو نشاط جيولوجي غير عادي. على أية حال، يعد هذا أحد أكثر الألغاز تحديًا في نظامنا الشمسي

سوشيل ك. أتريا، مجلة ساينتفيك أمريكان

ومن بين جميع كواكب المجموعة الشمسية، باستثناء الأرض، يعد المريخ بلا شك المكان الذي تكون فيه فرصة العثور على الحياة، سواء علامات الحياة التي انقرضت بالفعل أو الحياة الموجودة هناك اليوم، هي الأعلى.
المريخ يشبه الأرض في نواح كثيرة. إن عملية تكوينها وهستيرياها المناخية القديمة وخزاناتها المائية وبراكينها والعمليات الجيولوجية الأخرى تخلق صورة يمكن أن تتلاءم فيها الكائنات المجهرية دون صعوبة.
جسم كوكبي آخر في النظام الشمسي، تيتان، أكبر قمر لزحل، يظهر أيضًا بشكل روتيني على طاولة المناقشات التي تتناول علم الأحياء خارج كوكب الأرض. في ماضيه البدائي، حدثت عمليات على تيتان شجعت على تكوين جزيئات ما قبل الحياة، ويعتقد بعض العلماء أنه كانت هناك حياة عليه آنذاك، وربما حتى اليوم.
ومما يزيد من التحدي أن علماء الفلك الذين يدرسون هذين العالمين اكتشفوا غازًا يرتبط غالبًا بالكائنات الحية: الميثان. على المريخ، يوجد الغاز بكميات صغيرة ولكن كبيرة، بينما تيتان مغمور به بالفعل. إن المصدر البيولوجي للميثان على المريخ هو تفسير معقول مثل المصدر الجيولوجي، وربما ينطبق الأمر نفسه على تيتان.
كل من التفسيرين رائع في حد ذاته. الأول يعني أننا لسنا وحدنا في الكون. ويكشف التفسير الآخر عن وجود خزانات مياه جوفية كبيرة إلى جانب نشاط جيولوجي بمستوى غير متوقع، سواء على المريخ أو على تيتان. إن فهم مصدر الميثان ومصيره في كلا المكانين سيوفر أدلة أساسية للعمليات التي تشكل تشكيل وتطور وقدرة تحمل الحياة للعوالم الشبيهة بالأرض في نظامنا الشمسي، وربما حتى في أنظمة شمسية أخرى.
وغاز الميثان (CH4) شائع في الكواكب العملاقة -المشتري وزحل وأورانوس ونبتون- حيث تم تخليقه في العمليات الكيميائية التي جرت في السحابة الغازية الأولية التي خلقت النظام الشمسي. ومن ناحية أخرى، يعد الميثان على الأرض حالة خاصة.
من بين 1,750 جزءًا في المليار (ppbv) التي يشغلها الميثان في حجم الغلاف الجوي للأرض، فإن 90٪ إلى 95٪ منها ذات أصل بيولوجي. تطلق الحيوانات العاشبة والمجترة، مثل الأبقار والماعز والياك، خمس كمية الميثان السنوية في العالم كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي البكتيري في أحشائها.
وتشمل المصادر الهامة الأخرى النمل الأبيض، وحقول الأرز، والمستنقعات، وتسرب الغاز الطبيعي (الذي هو أيضًا نتاج للحياة الماضية) ونباتات التمثيل الضوئي (انظر "الميثان والنباتات وتغير المناخ" بقلم فرانك كيبلر وتوماس روكمان، مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل، يونيو - حزيران). يوليو 2007). تساهم البراكين بأقل من 0.2% من التوازن العالمي لغاز الميثان على كوكب الأرض، وربما تقوم أيضًا بإطلاق غاز الميثان في الهواء الذي أنتجته الكائنات الحية في الماضي. وبالمقارنة مع ذلك، فإن الانبعاثات من المصادر غير البيولوجية، مثل العمليات الصناعية، تعتبر انبعاثاً ثانوياً. وبالتالي، فإن اكتشاف غاز الميثان على جسم آخر يشبه الأرض، يثير الأمل في وجود حياة هناك.

محمولة في الهواء
وهذا بالضبط ما حدث على المريخ في عامي 2003 و2004، عندما أعلنت ثلاث مجموعات منفصلة من العلماء اكتشاف غاز الميثان في الغلاف الجوي لهذا الكوكب. باستخدام أجهزة قياس الطيف عالية الدقة الموجودة في مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء في هاواي وتلسكوب جيميني الجنوبي في تشيلي، قام فريق بقيادة مايكل موما من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا بقياس تركيزات الميثان لأكثر من 250 جزءًا في المليار. كما لوحظت تغيرات في التركيز بين مناطق المريخ المختلفة، وربما حتى تغيرات حدثت مع مرور الوقت.
قام فيتوريو فورميسانو من معهد الفيزياء وعلوم الكواكب في روما وزملاؤه (وأنا من بينهم) بتحليل آلاف القياسات الطيفية التي جمعتها المركبة الفضائية Mars Express التي تدور حول المريخ. لقد وجدنا أن الميثان أقل شيوعًا: حيث يتراوح تركيزه بين صفر و35 جزءًا في المليار، ويبلغ المتوسط ​​الكوكبي حوالي 10 أجزاء في المليار. وأخيرًا، قام فلاديمير كراسنوبولسكي من الجامعة الكاثوليكية الأمريكية وزملاؤه بقياس متوسط ​​كوكبي يبلغ حوالي 10 أجزاء في المليار باستخدام التلسكوب الكندي الفرنسي في هاواي. لم يتمكنوا من تحديد التغيرات في تركيز الميثان في مناطق مختلفة من الكوكب بسبب انخفاض الإشارة والدقة المكانية.
يقوم فريق Momma الآن بتحليل البيانات الموجودة بين أيديهم لمحاولة تحديد سبب كون القيمة التي حددوها خارج نطاق القياسات الأخرى. في الوقت الحالي، سأفترض أن التركيز الحجمي الذي يبلغ 10 أجزاء في المليار هو القيمة الأكثر ترجيحًا. وهذا التركيز، من حيث عدد الجزيئات لكل وحدة حجم، لا يتجاوز 40 جزءًا من المليون من تركيز الميثان في الغلاف الجوي للأرض. ومع ذلك، فحتى هذا الوجود الضئيل للغاز يتطلب تفسيرًا.
على الرغم من أن علماء الفلك اكتشفوا غاز الميثان على تيتان في وقت مبكر من عام 1944، إلا أن اكتشاف النيتروجين بعد 36 عامًا هو الذي أثار الاهتمام الهائل بهذا القمر البارد والبعيد. يعتبر النيتروجين مكونًا أساسيًا للجزيئات البيولوجية مثل الأحماض الأمينية والأحماض النووية.
جسم ذو غلاف جوي يحتوي على النيتروجين والميثان وضغط سطحه أكبر بمقدار 1.5 مرة من ضغط كوكبنا، قد يحتوي على المكونات الصحيحة لتكوين جزيئات ما قبل الحياة وربما، كما يتوقع بعض العلماء، حتى تكوين الحياة الفعلية .
يلعب الميثان دورًا رئيسيًا في الحفاظ على الغلاف الجوي النيتروجيني السميك لتيتان. وهو مصدر الضباب الهيدروكربوني الذي يمتص الأشعة تحت الحمراء القادمة من الشمس ويرفع درجة حرارة طبقة الستراتوسفير على تيتان بحوالي 100 درجة مئوية. وهو أيضًا مصدر الهيدروجين، الذي تؤدي اصطداماته الجزيئية إلى تسخين طبقة التروبوسفير بمقدار 20 درجة.
إذا نضب الميثان، ستنخفض درجات الحرارة، وسيتكثف النيتروجين في قطرات سائلة، وسينهار الغلاف الجوي وستتغير شخصية تيتان الفريدة إلى الأبد. سوف يتفرق الضباب الدخاني وغيومه. وسوف تتوقف أمطار الميثان، التي شكلت السطح على ما يبدو، عن الهطول. سوف تتبخر البحيرات والبرك وتيارات الميثان السائل. وبعد ذلك، عندما يُزال الحجاب الذي يغطيه، سينكشف السطح المقفر لعيون التلسكوبات على الأرض. سوف يفقد تيتان لغزه ويصبح مجرد قمر آخر ذو غلاف جوي رقيق.
فهل يمكن أن يكون مصدر الميثان الموجود على المريخ وتيتان هو مصدر بيولوجي، كما هو الحال على الأرض؟ أو ربما هناك تفسير آخر مثل النشاط البركاني أو اصطدام المذنبات والنيازك؟ لقد ساعدنا فهمنا للعمليات الجيوفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على تضييق نطاق المصادر المحتملة للميثان على المريخ، وتنطبق العديد من هذه الأسباب على تيتان أيضًا.

التحلل في ضوء الشمس
الخطوة الأولى في الإجابة على هذه الأسئلة هي تحديد المعدل الذي يجب أن يتكون به الميثان أو يصل إلى الغلاف الجوي. ويعتمد هذا المعدل بدوره على معدل إزالة الغاز من الغلاف الجوي. وعلى ارتفاعات تصل إلى 60 كيلومترًا وأكثر فوق سطح المريخ، تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تكسير جزيئات الميثان.
في الجزء السفلي من الغلاف الجوي، تعمل ذرات الأكسجين وجذور الهيدروكسيل (OH)، التي تتشكل عندما تتكسر جزيئات الماء بواسطة فوتونات الأشعة فوق البنفسجية، على أكسدة الميثان. ومن دون إعادة التزويد، سيختفي غاز الميثان تدريجياً من الغلاف الجوي. إن "عمر" الميثان - الذي يعرف بأنه الفترة الزمنية التي ينخفض ​​خلالها تركيز الغاز إلى جزء واحد من الثابت الرياضي e، أو ما يقرب من الثلث - هو من 300 إلى 600 سنة، اعتمادا على كمية بخار الماء. والتي تخضع لتغيرات موسمية، وذلك حسب شدة الإشعاع الشمسي الذي يختلف باختلاف الدورة الشمسية.
على الأرض، تحدد عمليات مماثلة عمر الميثان إلى 10 سنوات. على تيتان، حيث تكون الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس أضعف بكثير، والجزيئات المحتوية على الأكسجين أقل شيوعًا، قد يبقى الميثان في الغلاف الجوي لمدة تتراوح بين 10 ملايين و100 مليون سنة (وهي فترة زمنية قصيرة من الناحية الجيولوجية).
إن عمر الميثان على المريخ طويل بما يكفي لتوزيعه الرياح والنفثات عبر الغلاف الجوي بشكل موحد إلى حد ما. وبالتالي فإن الاختلافات الملحوظة في مستويات الميثان في مناطق مختلفة من الكوكب تعتبر ظاهرة مثيرة للدهشة. ويشيرون إلى أن الغاز قد يأتي من مصادر محلية أو أنه يختفي في مواقع معينة. أحد مواقع التخلص المحتملة هو التربة النشطة كيميائيًا، والتي قد تسرع من اختفاء غاز الميثان. وفي حالة تشغيل أحواض أخرى، فقد تكون هناك أيضًا مصادر أكبر تعمل تحافظ على التركيز المرصود.
والخطوة التالية هي النظر في السيناريوهات المحتملة لتكوين الميثان. يعد الكوكب الأحمر مكانًا جيدًا للبدء لأن توزيع غاز الميثان منخفض جدًا. إذا لم تتمكن آلية معينة من حساب هذه الكميات الصغيرة، فمن غير المرجح أن تتمكن من حساب الكميات الأكبر بكثير في تيتان. ومع عمر يبلغ 600 عام، فإن الإنتاج السنوي البالغ 100 طن من الميثان يكفي للحفاظ على متوسط ​​عالمي ثابت يبلغ 10 أجزاء في المليار. ويمثل هذا الناتج حوالي ربع مليون من معدل إنتاج الميثان على الأرض.
كما هو الحال على الأرض، على الأرجح أن البراكين ليست مسؤولة عن ذلك. ظلت براكين المريخ خاملة لمئات الملايين من السنين. علاوة على ذلك، إذا كان البركان مسؤولاً عن غاز الميثان، فإنه سيصدر أيضًا كميات هائلة من ثاني أكسيد الكبريت. لكن الغلاف الجوي للمريخ خالي من مركبات الكبريت.
من المحتمل أيضًا أن تكون مساهمة المصادر خارج الكوكب ضئيلة. تشير التقديرات إلى أن حوالي 2,000 طن من غبار النيازك الدقيقة تسقط على سطح المريخ كل عام. يحتوي أقل من واحد بالمائة من كتلة هذه الجسيمات على الكربون، كما أنه يتأكسد في الغالب، لذلك فهو مصدر لا يذكر للميثان. يشكل الميثان حوالي 1% من وزن المذنبات، لكنها لا تضرب المريخ إلا مرة واحدة كل 60 مليون سنة في المتوسط. ولذلك فإن كمية الميثان التي يزودونها هي طن واحد سنويا، أي أقل من 1% من الكمية المطلوبة.
هل من الممكن أن يكون مذنب قد ضرب المريخ في الماضي القريب؟ وكان من الممكن أن يوفر كمية كبيرة من الميثان، وبمرور الوقت ستنخفض كميته الكبيرة في الغلاف الجوي إلى قيمته الحالية. وكان من الممكن أن يؤدي اصطدام مذنب يبلغ قطره 200 متر قبل 100 عام، أو مذنب يبلغ قطره 500 متر قبل 2,000 عام، إلى توفير كمية الميثان التي تفسر المتوسط ​​العالمي الذي يبلغ 10 أجزاء في المليار كما هو ملاحظ اليوم. لكن هذه الفكرة واجهت صعوبة: توزيع الميثان ليس منتظما. لا يستغرق الأمر أكثر من بضعة أشهر لنشر الميثان بالتساوي عموديًا وأفقيًا. ومن ثم فإن المصدر المذنب سينتج توزيعًا موحدًا للميثان على سطح المريخ، وهو ما يتعارض مع الملاحظات.

دخان في الماء
لذلك يتبقى لدينا مصدران محتملان: مصدر هيدروجيوكيميائي أو مصدر بكتيري. كل واحد منهم رائع. تم اكتشاف الفتحات الحرارية المائية، والتي تسمى أيضًا بيوت الدخان، لأول مرة على الأرض في عام 1977 في صدع غالاباغوس الجيولوجي. ومنذ ذلك الحين، اكتشف علماء المحيطات مداخن مماثلة على طول معظم التلال في وسط المحيط.
وقد أظهرت التجارب المعملية أنه في ظل الظروف السائدة في هذه المداخن، قد يحدث تفاعل كيميائي يعرف باسم السربنتينة، حيث يتم إنتاج غاز الهيدروجين من السيليكات فوق المافية الغنية بالحديد أو المغنيسيوم، مثل الأوليفين والبيروكسين. وقد يتفاعل هذا الهيدروجين بدوره مع حبيبات الكربون، أو مع ثاني أكسيد الكربون، أو أول أكسيد الكربون، أو مع المعادن الكربونية لإنتاج الميثان.
العوامل الرئيسية لهذه العملية هي الهيدروجين والكربون والمعادن (المستخدمة كمحفزات) والحرارة والضغط. كلهم موجودون أيضًا على المريخ. يمكن أن تحدث عملية السربنتينية عند درجات حرارة عالية (350 إلى 400 درجة مئوية) أو في درجات حرارة أكثر اعتدالًا (30 إلى 90 درجة مئوية). يجب أن تسود درجات الحرارة في النطاق المنخفض في طبقات المياه الجوفية المفترضة على المريخ.
على الرغم من أن التجويف في درجات الحرارة المنخفضة قد يكون قادرًا على إنتاج الميثان على المريخ، إلا أن العملية البيولوجية لا تزال احتمالية لا ينبغي الاستخفاف بها. على الأرض، يتم إنتاج الميثان بواسطة كائنات مجهرية تسمى الميثانوجينات كمنتج ثانوي في عمليات استهلاك الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكربون أو أول أكسيد الكربون. إذا عاشت مثل هذه المخلوقات على المريخ، فإنها ستجد إمدادات ثابتة من المواد الضرورية لبقائها: الهيدروجين (إما كمنتج لعملية السربنتينة أو عن طريق السقوط على الأرض من الغلاف الجوي) وكذلك ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون (في الصخور). أو من الجو).
بمجرد أن يتشكل الميثان، سواء عن طريق عملية السربنتينة أو عن طريق البكتيريا، فإنه يمكن تخزينه في مركبات مستقرة من هيدرات الكالثرات، وهي بنية كيميائية تحبس جزيئات الميثان كما لو كانت حيوانات محبوسة، ثم يتم إطلاقها في الغلاف الجوي. ربما يحدث الإطلاق عن طريق الانبعاث التدريجي من خلال الشقوق والشقوق أو عن طريق الانفجارات العرضية الناجمة عن النشاط البركاني. لا أحد يعرف على وجه اليقين مدى كفاءة تشكل مركبات القفص أو مدى سهولة زعزعة استقرارها.
تشير الملاحظات التي أجرتها المركبة الفضائية Mars Express إلى وجود تركيزات أعلى من غاز الميثان فوق المناطق التي تحتوي على جليد مائي تحت السطح. كلتا العمليتين، الجيولوجية أو البيولوجية، تفسران هذا التكيف. إن طبقات المياه الجوفية الموجودة تحت الجليد قادرة على توفير موطن للكائنات الحية أو مكان يمكن أن تحدث فيه عملية الإنتاج الهيدروجيوكيميائية. وبدون مزيد من البيانات، يبدو أن الاحتمالات البيولوجية والجيولوجية تظل معقولة على حد سواء.

محيط تيتانيك
للوهلة الأولى، قد يعتقد المرء أنه قد يكون من الأسهل تفسير غاز الميثان الموجود في تيتان: فقد تشكل القمر داخل السحابة الفرعية لزحل، والتي يحتوي غلافها الجوي على كميات هائلة من الغاز. لكن البيانات تشير إلى إنتاج غاز الميثان على تيتان وليس إلى نقل الغاز إلى هذا القمر. لم تعثر مركبة الهبوط هويجنز، وهي جزء من مهمة كاسيني-هويجنز المشتركة بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، على عدم وجود زينون أو كريبتون في الغلاف الجوي لتيتان. ولو كانت الأجسام الصغيرة التي شكلت تيتان قد جلبت معها غاز الميثان، لكانت قد جلبت أيضًا هذه الغازات النبيلة الثقيلة. يشير غياب مثل هذه الغازات إلى أن معظم غاز الميثان ربما يكون قد تشكل على تيتان.
ولذلك فإن وجود الميثان على تيتان لا يقل غموضا عن وجوده على المريخ، وفي بعض النواحي أكثر غموضا بسبب كميته (5% من حجم الغلاف الجوي). أحد المصادر المحتملة، كما هو الحال على المريخ، هو عملية السربنتينية عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. يزعم كريستوف سوتين من جامعة نانت في فرنسا وزملاؤه أن تيتان قد يكون لديه محيط تحت سطح الأرض من الماء السائل. تعمل الأمونيا المذابة في الماء كمضاد للتجمد وتساعد على إبقائها في حالة سائلة. ووفقا لنموذجهم، يقع المحيط على عمق 100 كيلومتر تحت سطح تيتان وعمق يتراوح بين 300 إلى 400 كيلومتر. في الماضي، أدت الحرارة المنبعثة من اضمحلال العناصر المشعة والحرارة المتبقية من نشأة تيتان إلى إذابة كل الجليد الموجود على هذا القمر تقريبًا، وربما يكون المحيط قد وصل إلى قلبه الصخري.
وفي ظل هذه الظروف، فإن التفاعلات الكيميائية بين الماء والصخور قد أطلقت غاز الهيدروجين، والذي بدوره يمكن أن يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، وحبيبات الكربون، أو غيرها من المواد المحتوية على الكربون لإنتاج الميثان. أعتقد أن هذه العملية يمكن أن تفسر وفرة غاز الميثان المرصودة على تيتان. بمجرد تشكله، ربما تم تخزين الميثان في مركبات هيدرات هيدرات مستقرة وتم إطلاقه تدريجياً، في العمليات البركانية، أو في الانفجارات الناجمة عن تأثير الأجسام من الفضاء.
يأتي دليل مثير للاهتمام من غاز الأرجون 40 الذي رصدته مركبة هويجنز الفضائية أثناء غوصها في الغلاف الجوي لتيتان. يتم إنشاء هذا النظير من التحلل الإشعاعي للبوتاسيوم 40، المحصور في أعماق قلب تيتان الصخري. وبما أن نصف عمر البوتاسيوم 40 يبلغ 1.3 مليار سنة، فإن الكمية الصغيرة من الأرجون 40 في الغلاف الجوي تشير إلى بطء إطلاق الغازات من الداخل. كما تُظهر الصور الفوتوغرافية وصور الرادار للسطح علامات على نشاط بركاني بارد - مثل ثوران الأمونيا والجليد المائي الشبيه بالسخان - مما يشير مرة أخرى إلى أن المواد قد ترتفع من الأعماق إلى السطح. وبحسب الفرضية فإن معدل خروج المواد من الأعماق إلى السطح سريع بما يكفي لتوفير غاز الميثان لتعويض الفقد الكيميائي الضوئي. إن الدور الذي يلعبه الميثان على سطح تيتان يشبه دور الماء على الأرض. ويحافظ على دورة الميثان واسعة النطاق: خزانات سائلة على السطح، والسحب، والأمطار. ولذلك، هناك مجموعة قوية من الأدلة، حتى أكثر من المريخ، على أن الميثان المخزن في العمق لن يواجه صعوبة في الخروج والوصول إلى السطح ثم يتبخر في النهاية في الغلاف الجوي.
هل يمكن للبيولوجيا أيضًا أن تلعب دورًا في تكوين الميثان على تيتان؟ اقترح كريستوفر ماكاي من مركز أبحاث أميس التابع لناسا وهيذر سميث من جامعة الفضاء الدولية في ستراسبورغ بفرنسا، بالإضافة إلى ديرك شولتز ميكوش من جامعة ولاية واشنطن وديفيد جرينسبون من متحف دنفر للطبيعة والعلوم، أن الأسيتيلين والهيدروجين يمكن أن يخدما كمغذيات للبكتيريا الميثانوجينية، حتى في البرد الشديد الذي يسود سطح تيتان (179 درجة مئوية تحت الصفر). وتختلف هذه العملية الحيوية عن العملية التي تقوم بها مولدات الميثان على الأرض وأقاربها، إن وجدت، على المريخ، لأنه لا حاجة إلى الماء للقيام بها. وبدلاً من ذلك، تعمل الهيدروكربونات السائلة الموجودة على سطح تيتان كوسيط.
ومع ذلك، فإن هذه الفرضية لها عيب. استبعدت البيانات التي جمعتها المركبة الفضائية Huygens إمكانية وجود مصدر للأسيتيلين تحت الأرض. ولذلك، يجب أن يتكون هذا المركب في الجو من غاز الميثان. وبالتالي فإن الحجة هي حجة دائرية: لإنتاج الميثان (بواسطة البكتيريا) تحتاج إلى الميثان. علاوة على ذلك، ونظراً للكميات الهائلة من الميثان على تيتان، كان على مولدات الميثان أن تعمل ساعات إضافية لإنتاجه، مما يستهلك جميع مصادر الغذاء المتاحة.
وبالنظر إلى هذه النكسات، يبدو أن التفسير البيولوجي لغاز الميثان على تيتان أقل احتمالا منه على المريخ. ومع ذلك، فإن الفرضية القائلة بأن تيتان قد يدعم الحياة تستحق الدراسة. ويزعم بعض العلماء أن هذا القمر كان قادرًا على دعم الحياة في الماضي، وربما حتى الآن. فهو يتلقى ما يكفي من الإشعاع الشمسي لتحويل النيتروجين والميثان إلى جزيئات تستخدم كمواد خام في علم الأحياء. قد يكون محلول ملحي من مياه الأمونيا تحت الأرض، والذي يحتوي أيضًا على بعض الميثان والهيدروكربونات الأخرى، بمثابة بيئة صديقة لوجود جزيئات معقدة وربما حتى كائنات حية. في الماضي البعيد، عندما كان تيتان الصغير لا يزال يبرد، ربما تدفقت المياه السائلة حتى على السطح.

طعام عضوي
أحد القياسات المهمة، التي قد تساعد وتقرر ما هو مصدر الميثان على المريخ وتيتان، هو تحديد نسبة نظائر الكربون. أدى تطور الحياة على الأرض إلى تفضيل الكربون 12، الذي تكون طاقة ربطه أضعف من طاقة الكربون 13. عندما ترتبط الأحماض الأمينية معًا لتكوين البروتينات، تظهر البروتينات نقصًا ملحوظًا في نظير الكبد. تحتوي الكائنات الحية على الأرض على 92 إلى 97 مرة من الكربون 12 أكثر من الكربون 13، بينما في المواد غير العضوية تبلغ النسبة القياسية 89.4.
ومع ذلك، على تيتان، قامت مركبة هويجنز الفضائية بقياس نسبة 82.3 في جزيئات الميثان، وهي نسبة أصغر، وليست أكبر، من النسبة القياسية غير العضوية على الأرض. تعتبر هذه النتيجة بمثابة دليل مهم ضد وجود الحياة كما نعرفها. ومع ذلك، ضع في اعتبارك أن بعض العلماء يقولون إن الحياة على تيتان كان من الممكن أن تتطور بشكل مختلف عنها على الأرض أو أن نسبة النظائر غير العضوية هناك مختلفة عنها هنا.
ولم يتم بعد تحديد نسبة نظائر الكربون على المريخ. يكون هذا القياس أكثر صعوبة عندما يكون تركيز الغاز منخفضًا جدًا (جزء من المليار من التركيز على تيتان). من المفترض أن يكون "مختبر علوم المريخ" (MSL)، وهو المركبة الفضائية التابعة لناسا والتي من المقرر أن تصل إلى المريخ في عام 2010، قادرًا على التحديد الدقيق لنسب نظائر الكربون في الميثان، وربما المركبات العضوية الأخرى أيضًا. سيقوم المختبر أيضًا بفحص العينات الصلبة والغازية للبحث عن علامات كيميائية إضافية للحياة الماضية أو الحالية، مثل النسبة العالية بشكل خاص بين الميثان والهيدروكربونات الأثقل (الإيثان والبروبان والبيوتان) واللامركزية (تفضيل بنية جزيئية واحدة، على صورتها المرآة في بعض المركبات العضوية).
والسؤال ذو الصلة هو السؤال "لماذا تغيب المركبات العضوية عن سطح المريخ؟" وحتى في غياب الحياة، فإن النيازك والمذنبات وجزيئات الغبار الموجودة بين الكواكب كانت ستجلب معها مواد عضوية على مدى الأربعة مليارات ونصف المليار سنة الماضية. ربما تكمن الإجابة في نفثات الغبار والعواصف الرملية للمريخ والقفزات والاهتزازات التي تسببها الرياح في حبات الغبار.
تخلق هذه العمليات مجالات قوية من الكهرباء الساكنة، والتي قد تحفز التخليق الكيميائي لبيروكسيد الهيدروجين. يعتبر بيروكسيد الهيدروجين عامل مؤكسد قوي، وهو قادر على تعقيم السطح بسرعة وإزالة المركبات العضوية منه. قد تؤدي القدرة المؤكسدة لبيروكسيد الهيدروجين أيضًا إلى تسريع فقدان الميثان من مناطق معينة في الغلاف الجوي. وتعني هذه العملية أن هناك حاجة إلى مصادر أكبر من غاز الميثان على المريخ لحساب الكمية المرصودة في غلافه الجوي.
باختصار، يعمل الميثان بمثابة الغراء الذي يربط نظام تيتان معًا بطرق غامضة. ولا يقل وجود الغاز على المريخ إثارة، خاصة أنه يستحضر رؤى الحياة على هذا الكوكب.
تهدف الدراسة الإضافية لهذين الجرمين السماويين إلى تحديد ما إذا كانت الحياة موجودة عليهما أم لا. ورغم أن الحياة كما نعرفها قادرة على إنتاج غاز الميثان، إلا أن وجوده لا يدل بالضرورة على وجود الحياة. ولذلك يجب على علماء الكواكب إجراء تحقيق شامل في مصادر الغاز، والعمليات التي تزيله، وتركيبته النظائرية. ويجب عليهم أيضًا فحص الجزيئات العضوية الأخرى وآثار المكونات الإضافية في العينات الغازية والصلبة. وحتى لو تبين عدم وجود علاقة بين الميثان والحياة، فإن البحث سيكشف عن بعض الجوانب الأساسية لتكوين المريخ وتيتان وتاريخهما المناخي وجيولوجيتهما وتطورهما.