Ved å bruka infraraude spektroskop på to ulike, bakke-baserte teleskop på Hawaii, observerte forskarane metan- og vassgass gjennom 3 Mars-år (7 jord-år) mellom 2003 og 2006. Observasjonane dekte over 90% av overflata til Mars. Dei fann at innhaldet av metan i atmosfæren varierer gjennom sesongane og at metanet spreier seg som ei slags røyksky frå fleire kjelder på overflata.
Atmosfæren til Mars inneheld hovudsakleg karbondioksid (95,3%), i tillegg til litt nitrogen (2,7%), karbonmonoksid (0,07%), oksygen (0,13%), argon (1,6%) og bitte litt vassdamp. Andre atom og molekyl, som til dømes metan, er ekstremt sjeldne. Metan blir så å seie ikkje danna gjennom kjemiske prosessar i atmosfæren, og i tillegg vil ikkje metan overleva lenge i atmosfæren før det blir brote ned, slik at det ikkje finst gammal metan der heller. Dette betyr at den metanen som blir observerte, må ha sleppt ut i atmosfæren nyleg på grunn av prosessar på og under overflata. Metan i atmosfæren til Mars vart påvist for første gong i 2003, men no har ein altså klart å påvisa at metanet stammar frå spesifikke kjelder på overflata.
Metan blir brote ned i atmosfæren
Metan vil ikkje kunna overleva meir enn nokre hundre år i atmosfæren til Mars på grunn av UV-stråling frå sola som bryt ned molekyla (fotolyse). Observasjonane indikerer at levetida til metan er endå kortare enn dette, berre nokre få år eller mindre. Dette tyder på at det er fleire kjemiske prosessar i sving, ikkje berre fotolyse. Oksidasjon er ein kandidat. Dette er når oksygen og metan slår seg saman til formaldehyd. Elektrokjemiske prosessar i støvstormar er ein annan kandidat.
Kvar kjem metanet frå?
"Skyene" med metan vart frigjorde i dei varme sesongane, på våren og sommaren. Dette kjem kanskje av at permafrosten blokkerer sprekkar om vinteren som metan elles ville ha stige opp frå. Om sommaren vil permafrosten fordampa og forsvinna, slik at metan kan sleppa ut av sprekkane i overflata. Merkeleg nok inneheldt ikkje alle dei observerte skyene vassdamp, berre nokon av dei. Viss permafrost er den skuldige i at metan ikkje slepper ut i atmosfæren om vinteren, så skulle ein forventa å sjå vassdamp blanda med metanet når permafrosten tiner og fordampar.
Metanet vart observert over område der ein kan sjå bevis på at det har vore is eller flytande vatn på overflata for lenge sidan. Til dømes såg ein metan-skyene over område som Arabia Terra i Nili Fossa-regionen og over Syrtis Major, ein eldgammal vulkan. Det kan hende at det finst flytande vatn under overflata i desse områda. I så fall kan mikroskopisk liv leva her, og produsera metan som så blir sleppt ut om sommaren når isen over smeltar og fordampar. På Jorden har ein døme på liv som overlever under slike ekstreme forhold mellom anna i Sør-Afrika. Her lever det mikroskopisk liv 2-3 kilometer under jordoverflata som overlever fordi naturleg radioaktivitet splittar vassmolekyl til hydrogen-molekyl og oksygen. Dei bruker hydrogenet som energikjelde og i denne prosessen produserer dei metana av karbondioksid. Kanskje er det noko liknande som skjer på Mars.
Det er også mogleg at metanet stammar frå vulkansk aktivitet, men så langt har ein ikkje klart å finna nokon vulkanske aktive område på Mars, trass i iherdig leiting. På Jorden kan jernoksid (rust) saman med serpentinitt-mineraler danna metan, og den same prosessen kan gå føre seg på Mars ved hjelp av karbondioksid og varma frå planetens indre (geovarme). Uansett kva forklaring som ligg bak, så vil det vera ei viktig oppdaging når ein klarer å bestemma årsaka. For å klara dette må det nok framtidige romfartøy til, slik som NASAs Mars Science Laboratory.