"Questo nuovo studio ridefinisce la nostra comprensione di come cambino nel tempo le concentrazioni di metano nell'atmosfera di Marte e questo ci aiuta a risolvere il più grande mistero di quale potrebbe essere la fonte", ha dichiarato John Moores della York University (Canada), autore del documento in peer-review sulla rivista Geophysical Research Letters. La ricerca è stata supportata dalla missione Mars Science Laboratory della NASA e dalla Canadian Space Agency.

Come abbiamo scritto diverse volte, questo gas naturale, sulla Terra, può essere associato alla vita microbica. Ma su Marte nessun rover è stato in grado finora di trovare segni di vita (a parte, forse, le Viking sulle quali si è da poco riaperta la polemica) ed in molti sono conviti che la vita non può esistere per le condizioni ambientali proibitive e poco accoglienti del pianeta. 
Tuttavia, da quando Curiosity è su Marte ci sono state rilevazioni interessanti ed il Trace Gas Orbiter (TGO), della missione congiunta ESA/Roscosmos ExoMars, ha segnalato diversi picchi di metano negli ultimi anni, apparire d'estate e scomparire in inverno.
Gli scienziati sono ora riusciti a far conciliare i dati ricevuti dai due strumenti a bordo del rover e della sonda rispettivamente, dati che finora sembrava raccontassero storie diverse.

Si legge nel documento:

Il Trace Gas Orbiter di ExoMars ed il rover Curiosity hanno registrato diverse quantità di metano nell'atmosfera su Marte. Il Trace Gas Orbiter misurava pochissimo metano (<50 parti per trilione di volume) sopra 5 km nell'atmosfera illuminata dal Sole, mentre Curiosity ne misurava sostanzialmente di più (410 parti per trilione di volume) vicino alla superficie di notte. In questo documento descriviamo un quadro che spiega entrambe le misurazioni suggerendo che una piccola quantità di metano fuoriesce costantemente dal terreno. Durante il giorno, questa piccola quantità di metano viene rapidamente miscelata e diluita da una vigorosa convezione, portando bassi livelli complessivi nell'atmosfera. Durante la notte, la convezione diminuisce, permettendo al metano di accumularsi vicino alla superficie. All'alba, la convezione si intensifica e il metano vicino alla superficie viene miscelato e diluito con molta più atmosfera. Usando questo modello e le concentrazioni di metano derivanti da entrambi gli approcci, siamo in grado - per la prima volta - di calcolare un singolo numero sulla velocità di fuoriuscita di metano nel cratere Gale, che troviamo equivalente a 2,8 kg al giorno marziano.

Le variazioni stagionali e giornaliere potrebbero essere sicuramente coerenti con una sorgente biologica, come i microbi ma ci sono anche altre spiegazioni geologiche plausibili. Secondo Penny King dell'Australia National University (ANU): "Alcuni microbi sulla Terra possono sopravvivere senza ossigeno, sottoterra e rilasciare metano come parte dei loro rifiuti ma altre possibili origini sarebbero riconducibili alle reazioni acqua-roccia o allla decomposizione di alcuni materiali contenenti metano". È importante sottolineare che anche se il metano fosse di origine abioticia sarebbe una scoperta importante perché fornirebbe ulteriori prove sulla presenza di acqua liquida sotto la superficie del pianeta e di processi geologici attivi residui, i quali potrebbero formare habitat adatti alla vita.

Per cui, mentre ancora si discute sulla possibile provenienza del metano marziano, la maggior parte degli scienziati è concorde sul fatto che il gas provenga dal sottosuolo, rilasciato periodicamente attraverso delle crepe. 

Le osservazioni di metano su Marte hanno una lunga storia.
In base ai modelli generali e fotochimici di Marte, il metano dovrebbe rimanere nell'atmosfera per circa 300 anni e, in tale lasso di tempo, distribuirsi uniformemente intorno al pianeta. Invece, le rilevazioni hanno sempre mostrato una forte localizzazione e periodi di fuga apparentemente brevi.
Nel 2003 le osservazioni con l'Infrared Telescope Facility (IRTF) e con il W.M. Keck, entrambi sulla cima del Mauna Kea nelle Hawaii, e quelle del Gemini South a Cerro Pachon sulle Ande Cilene, avevano mostrato tre caratteristiche spettrali (linee di assorbimento) tipiche del metano.
"La linea metano rilevata è molto forte", aveva dichiarato all'epoca Michael Mumma, ricercatore principale presso il Center for Astrobiology and Solar System Exploration Division al Goddard Space Flight Center della NASA di Greenbelt, Maryland.
"Il metano viene rapidamente distrutto nell'atmosfera del pianeta in una varietà di modi, quindi la nostra scoperta di ingenti pennacchi di metano nell'emisfero settentrionale di Marte indica un processo in corso che sta rilasciando il gas", aveva aggiunto.
Il Planetary Fourier Spectrometer (PFS) a bordo della sonda Mars Express (MEX) rilevò un valore medio globale di 15 parti per miliardo, con indicazioni di fonti localizzate ed un incremento significativo durante il periodo estivo al polo nord. Il Thermal Emission Spectrometer (TES) dell'orbiter Mars Global Surveyor (MGS) registrò metano intermittente tra il 1999 e il 2003, con concentrazioni da 5 a 60 parti per miliardo in luoghi dove sono sospettate condizioni geologiche favorevoli, come un'attività geotermica residua (Tharsis e Elysium) e una forte idratazione (Arabia Terrae).
Curiosity, che atterrò nel cratere Gale nel 2012, ha scoperto che le quantità di gas aumentano e diminuiscono seguendo un ciclo stagionale.

Da quando Curiosity è su Marte, lo strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) della siute Sample Analysis at Mars (SAM) ha inequivocabilmente identificato picchi sporadici di metano atmosferico, con valori fino a 7,2 ± 2,1 parti per miliardo. Per non parlare del recente picco osservato il 19 giugno di quest'anno con 21 parti per miliardo. Di certo, però, fu una sorpresa che il Trace Gas Orbiter (TGO) della missione ExoMars, sorvolando il cratere Gale più o meno nello stesso momento non rilevò alcuna traccia del gas. Una possibile spiegazione è che alla quota di volo della sonda le concentrazioni di metano siano inferiori a 0,05 parti per miliardo e quindi troppo basse perché lo strumento possa vederle.

Anche così, però, "è difficile conciliare quelle" diverse scoperte, ha detto Moores. Se Marte trasuda abbastanza metano come segnalato da Curiosity, dovrebbe esserci abbastanza metano nell'atmosfera perché l'orbiter possa rilevarlo..
Ma il team di Moores ha notato una coincidenza: Curiosity ha effettuato tutte le misurazioni di notte, mentre era fermo e ricaricare le batterie. E la notte potrebbe anche segnare un momento in cui i gas si mescolano in modo diverso nell'atmosfera marziana rispetto al giorno

Durante le ore diurne, la luce del Sole riscalda l'aria, creando correnti e convezioni che mescolano insieme molecole diverse. Quindi, il metano nell'atmosfera diurna può risultare confuso e diluito. Ma durante la notte, l'aria è calma ed il metano potrebbe accumularsi vicino alla superficie, dove Curiosity può annusarlo. All'alba, il metano inizierebbe a mescolarsi di nuovo.

"L'idea è plausibile e l'argomento è convincente", ha commentato Sébastien Viscardy del Royal Belgian Institute for Space Aeronomy di Bruxelles, membro del team Trace Gas Orbiter. "Ma  non spiega tutto", ha sottolineato.
Per prima cosa, Moores e colleghi hanno calcolato che, per essere coerenti con entrambe le misurazioni, solo 27.000 chilometri quadrati della superficie di Marte dovrebbero emettere metano a un ritmo costante (ma questa è un'area equivalente a circa una volta e mezza l'intera superficie del cratere Gale).
Ed "è difficile immaginare che solo Gale emetta metanoO Gale è ancora più speciale di quanto immaginiamo, o c'è qualcosa che ci manca nella chimica dell'atmosfera".

Il problema più grande, afferma Viscardy, è che le diverse concentrazioni notturne di metano rilevate non spiegano i picchi periodici di metano osservati da Curiosity nel corso della missione e tantomeno quello più recente di giugno 2019 in cui i valori sono stati circa 50 volte superiori alla media stagionale nel giro di pochi giorni. Tuttavia, poco dopo, i livelli sono tornati alla normalità. Quindi il cambiamento quotidiano nella miscelazione atmosferica "risolve un problema molto piccolo ma non la storia globale del metano su Marte", ha concluso Viscardy.

... E la soluzione è ancora lontana.