今年晚些時候，美國宇航局的火星好奇號探測器可能會解開困擾科學界半個世紀的一個大謎團：火星大氣中有甲烷嗎？

好奇號今晚慶祝探索火星三年。這個汽車大小的機器人於美國東部時間2012年8月6日凌晨1點17分降落在這個星球上，從那以後，它對它的紅色家園有了很多瞭解——包括古代水流的存在。它還測量了火星上的輻射水平，並找到了證據，證明火星在數百萬年前就有生命存在。

然而，“好奇”號最大的發現出現在去年底，當時美國宇航局的研究人員宣佈，火星車在火星大氣中檢測到甲烷峰值——這可能意味著火星上有某種物質在產生這種氣體。在《科學》雜誌上發表的一項研究中，研究人員寫道，“好奇”號在火星（SAM）實驗室進行的機載樣本分析測量，在2013年末和2014年初，空氣中甲烷的平均含量為十億分之七。在那之前和之後的測量中，大氣中的甲烷含量僅為十億分之七。

“如果火星上有甲烷，很可能來自生物來源。”

這一發現再次引發了長達數十年的關於火星上是否存在甲烷的爭論。早在20世紀60年代，美國宇航局的一艘宇宙飛船似乎就探測到了甲烷——但經過仔細檢查，它發現了錯誤的氣體。從那時起，研究人員利用望遠鏡和其他航天器試圖確定來自地球的甲烷的位置。火星上的甲烷是一件大事：它當然會結束長期爭論，但它也有重要的意義。甲烷是有機物的一種特徵，甚至可能是生命的特徵。在地球上，大約90%的大氣甲烷是由有機物分解產生的。

這項科學研究的主要作者、美國宇航局噴氣推進實驗室的高階研究科學家克裡斯·韋伯斯特告訴《邊緣報》：“因此，透過推斷，如果火星上有甲烷，就有可能來自生物來源。”。

然而，並不是科學界的每個人都相信“好奇號”探測到的甲烷來自火星。美國宇航局艾姆斯研究中心的科學家凱文·扎恩勒（Kevin Zahnle）說，測量結果表現得很滑稽——突然出現，然後消失。這表明甲烷來自附近的某個地方，但他說它不是來自火星。”“火星上有一個已知的甲烷的本地來源，它是火星車本身，”扎恩勒說因此，僅僅從Occam剃刀的角度來看，你必須認為甲烷不知何故來自火星車。”

甲烷傳奇

幾十年來，火星大氣中是否含有甲烷一直是人們熱議的話題。這出鬧劇始於1969年，當時加州大學伯克利分校的研究人員宣佈，美國宇航局的“水手7號”飛船飛過火星，在火星極地冰蓋附近探測到甲烷。一個月後，這些發現被撤回，因為事實證明甲烷訊號實際上是來自極地冰層的二氧化碳——航天器的儀器不夠靈敏，無法區分二氧化碳和甲烷。

這張圖片顯示了2003年美國宇航局研究人員在火星上發現的甲烷濃度(美國宇航局）

隨後，美國宇航局的研究人員利用地面望遠鏡表示，他們在2003年繪製了火星錶面的多個甲烷羽流圖。他們釋出了一張這些羽流的複雜地圖，顯示了甲烷的不同區域，測量值為十億分之六十；據估計，地球大氣層中的甲烷含量約為十億分之二千。

但有一個問題：甲烷訊號持續時間不長。到2006年，他們幾乎消失了。這讓人費解，因為甲烷在火星上的化學壽命是300年，也就是說，從太陽發出的紫外線要花多長時間才能將分子分解。2003年發現的甲烷應該在僅僅三年後仍然存在。

好奇號的部分任務目標是測量甲烷

2004年，環繞地球執行的衛星“火星快車”也在大氣中探測到甲烷。不過，宇宙飛船發現甲烷的區域與地面望遠鏡觀測到的位置不符。這些不一致性使得扎恩勒和一組研究人員得出結論，火星上沒有確鑿的甲烷證據。

這就是為什麼好奇號的部分任務目標是測量甲烷。理論上，在火星錶面探測到的氣體證據應該比從地球或火星軌道探測到的更可靠。火星車的工程師為機器人配備了SAM儀器，該儀器專門用於尋找碳化合物，包括甲烷。

但當“好奇”號於2012年首次抵達火星時，薩姆已經有近一年沒有從火星大氣中發現任何甲烷。

盛開的羽毛

好奇號的SAM儀器由兩個腔室組成。其中一個前視光學室產生一束鐳射照射到另一個前視光學室，稱為樣品室。那個取樣室裡裝滿了火星空氣的樣本。然後，鐳射在樣品池內的兩個反射鏡之間來回反射。鐳射在鏡子之間反彈所需的時間長度告訴研究人員在樣品中發現了哪些化合物，包括甲烷。

好奇號的SAM儀器由兩個不同的腔室組成——前視光學腔室和樣本細胞腔室(美國航天局/噴氣推進實驗室）

當“好奇”號著陸後，美國宇航局研究小組第一次開啟SAM儀器時，他們立刻檢測到高甲烷訊號。但是這些甲烷來自地球——佛羅裡達州的一點點空氣是帶著好奇之心來的，藏在前艙裡。因此，研究人員將試驗箱抽出，只留下一點點甲烷作為比較的訊號。

在那之後，山姆接收到了非常微小的甲烷訊號，大約是十億分之七。韋伯斯特說，這在科學界被認為是一種“未被髮現的現象”“社群對此非常失望，”他說有成千上萬的新聞報道稱，根據這些測量結果，火星上沒有生命。”

然後從2013年底開始，薩姆測量了四個大的甲烷峰值。這些測量值加起來平均為十億分之七，相當高，是之前讀數的10倍。這些峰值在消失前的兩個月內被檢測到，薩姆又重新採集了0.7%的甲烷。這讓研究人員相信，火星車曾有一段時間遇到過地球上一股神祕的甲烷羽流。

只是個漏洞嗎？

好奇號目前位於蓋爾隕石坑(美國宇航局）

當Zahnle第一次聽到這些發現時，他立刻產生了懷疑。他說，火星車有幾種方式可能是甲烷的罪魁禍首。有可能是“好奇”號內部的一種物質洩漏了甲烷，或者前視光學室中的甲烷不知何故在積聚。Zahnle說，“好奇”小組已經意識到這些潛在的洩漏源，但是研究人員正在對甲烷峰值的來源做出“更有希望”的解釋。

“如果他們對自己的方法不那麼完全樂觀的話，那就太好了，”Zahnle說，“據記載，火星車裡正在積聚甲烷。它來自火星車。一些地方正在洩漏並產生甲烷。”

“如果他們對自己的方法不那麼完全樂觀，那就太好了。”

但是韋伯斯特拒絕了認為火星車是罪魁禍首的觀點，他說這是不可能的。他指出，十億分之七的濃度太高，不可能來自前庭。”韋伯斯特說：“這些數字加起來就不夠了。

韋伯斯特說，我們可能很快就有了辯論的解決方案。有可能高甲烷是季節性的，每年在火星上的北方春天都會出現。今年11月將是自兩年前甲烷激增以來的整整一個火星年——因此，如果羽流再次出現，就意味著它們是週期性的。”如果甲烷再次出現，這將是迄今為止關於火星甲烷的最大報道，因為它不僅僅是看到高甲烷；我們會看到其中的模式。”

甲烷的迴流可能表明對這種氣體有兩種不同的解釋。有可能在火星的每一個春天，太陽都會在好奇號所在地附近分解古老的有機物質。或者這可能意味著更令人興奮的事情——火星上的生物正在積極地**甲烷，而這需要整整一年的火星時間。

但如果甲烷沒有返回，這可能意味著測量結果只是僥幸。那麼，火星是一塊貧瘠的太空岩石，還是一個微生物可以生存的地方？三年的任務，而不是解決爭議，好奇只加深了它。