北京时间今天下午17时31分，欧洲与俄罗斯合作的“痕量气体轨道探测器（TGO）”在哈萨克斯坦拜科努尔发射场顺利升空，它将前往红色星球揭晓火星甲烷气体来源之谜，确定现在火星表面有无生命活动。一旦TGO证实这些甲烷气体源自现在火星表面的生物活动，将会是人类进入太空时代以来最重大的发现。

▲痕量气体轨道探测器（TGO）抵达火星释放“斯基亚帕雷利号”着陆器效果图

TGO总质量3.7吨，由俄罗斯质子号火箭发射升空。如果一切顺利，TGO将在北京时间15日凌晨4点多与微风M上面级火箭分离，进入地球-火星转移轨道，并在今年10月19日抵达火星。TGO会在抵达火星的前三天，释放一个验证火星着陆技术的着陆器“斯基亚帕雷利（Schiaparelli）”，该着陆器以19世纪意大利著名天文学家乔凡尼·维尔吉尼奥·斯基亚帕雷利（Giovanni Virginio Schiaparelli）命名。

▲火星北半球夏季时的大气甲烷分布，红色块（30ppb）位于阿拉伯地。

火星大气甲烷之谜

火星大气中存在含量为十亿分之一级（ppb）的微量甲烷，并且呈现季节性变化的特征。2003年，美国宇航局戈达德太空中心的团队首次在火星大气中发现甲烷，随后2004年欧空局火星快车号与夏威夷加法夏望远镜地面观测结果都支持火星甲烷的存在，浓度约10 ppbv。2003年与2006年的两次观测显示火星甲烷丰度存在较大差异，集中在局部地区出现，这暗示甲烷分布不是全球性的，并且在它充分分布均匀前就已被破坏，不过这也表示甲烷有不断补充的来源。

甲烷的存在十分吸引人，因为这是不稳定的气体，要存在必有某种来源。在地球上，大气中的甲烷绝大多由生物制造产生。而火星大气中存在甲烷，为火星表面现在可能存在生物活动提供了强有力支持。

但是甲烷可以由火山活动释放，或是其他无机来源产生。不过今天的火星明显缺乏火山活动，产生甲烷的可能性较低。2005年研究发现橄榄石与水、二氧化碳在高温高压下产生蛇纹岩后可产生甲烷，并且在火星地表下几公里深即可满足反应条件，这增加了火星甲烷无机来源的可能。

此外，欧空局发现火星甲烷和水汽分布相当一致。在上层大气中这两种气体分布均匀，但在地表却集中在三处：阿拉伯地、埃律西昂平原和阿卡迪亚平原。美国西南研究学院的行星科学家认为甲烷与水汽分布的一致性，增加了生物来源的可能，不过生命如何在火星如此不友善的环境下生存仍然未知。

▲痕量气体轨道探测器（左）与火星快车（右）的尺寸比较，痕量气体轨道探测器也是欧空局火星快车的继任者。

TGO拥有嗅出甲烷的灵敏“鼻子”

为了准确确定这些甲烷气体的来源，绘制出详细的火星甲烷地图，TGO携带了一套高灵敏度的光谱仪，该仪器可以检测出火星大气中万亿分之几浓度的甲烷气体。当TGO在火星轨道上工作时，光谱仪可观测火星地表，绘制出火星表面的甲烷热点地图；此外，它还可获得不同海拔高度上甲烷含量的详细信息。

TGO的光谱仪还能检测甲烷以外的关键性化学物质来分析甲烷气体的来源，确定是生物过程产生还是地质过程的副产品。如果是火星表面生物活动的产物，甲烷会伴随其他复杂烃类气体出现，比如丙烷、乙烷等不稳定气体，这也是证明火星表面存在生物活动的强有力证据。如果在检测到甲烷的同时还发现了二氧化硫气体（通常由火山活动产生），则表面火星甲烷来自地底的地质活动。

▲“斯基亚帕雷利号”着陆器

小猎犬2号的继任者

TGO携带有600公斤重的一颗着陆器“斯基亚帕雷利号”，它将在火星赤道附近的子午线高原着陆，登陆后将依靠电池在火星表面至少工作三天，斯基亚帕雷利号也是欧空局自“小猎犬2号”之后首个火星着陆器。2003年12月，欧洲首个火星着陆器“小猎犬2号”在登陆火星后未能完全展开太阳能电池板导致任务失败。此次斯基亚帕雷利号将验证着陆的相关技术，为2018年欧空局首辆火星车登陆火星做准备，在着陆过程中它还将测定火星大气的风速、温度等重要数据。

痕量气体轨道探测器（TGO）也是2016年全球唯一一颗前往火星的探测器，NASA的洞察号因为气体泄露推迟至2018年发射。TGO在完成任务后会充当火星-地球之间的中继卫星，为2018年着陆的欧洲火星车提供通信，预计至少可以工作到2022年。