阳光下的甲烷

    要回答这样的问题，第一个步骤必须得知甲烷产生或由某处逸出的速率，那么，得先反过来测量大气中甲烷减少的速率。在火星地表海拔60公里以上，太阳的紫外线辐射会分解甲烷分子，在较低层的大气，则是水分子会因紫外线光子的照射而分解，形成氧原子和羟基(OH)，而使甲烷氧化。在没有补充的情况之下，甲烷会逐渐由大气中消失。

    甲烷生命期的定义为，在原有的大气中，甲烷浓度因凝结而降为原本的1/e倍(e为数学常数，约2.7182818284)或约1/3倍时所花费的时间，在火星上是300～600年。甲烷生命期会依水气含量(随季节改变)、太阳辐射强度(随着火星公转而周期性变化)而有所不同。在地球上，相似过程所造成的甲烷生命期约为10年。在泰坦上，太阳的紫外线辐射弱得多，而且含氧分子的数量也稀少许多，因此甲烷生命期可以长达1000万~1亿年(在地质时间尺度来讲仍然算短)。

    在火星上，甲烷的生命期够长，风和扩散作用应该有充裕的时间可以使甲烷与大气均匀混合才对，这么一来，甲烷浓度随着地点而改变的这个观测结果，就很令人不解了。这表示甲烷气体可能是来自某些局部地区，或是在某些地区会因土壤吸收而减少。容易和甲烷发生化学反应的土壤，可能就是储存甲烷的地方，它们使甲烷的量加速减少。如果真有这样额外的储存机制在运作，那么这就是让甲烷量得以维持在观测值的一个重要来源。

    下一个步骤是要考虑形成甲烷的可能情形。先研究火星是个不错的开始，因为这颗红色行星上的甲烷含量很低，如果一个机制连这么少的含量都无法解释，就更别说要解释泰坦上那么大量的甲烷了。以生命期600年的情形来说，要使全球平均甲烷浓度维持在10ppbv的定值，每年所产生的甲烷必须略多于100公吨，这大约是地球上甲烷产生率的25万分之一。

    和地球上相同的是，火山可能不是最重要的因素。火星上的火山已经沉寂了数亿年，而且，如果火山爆发喷发出甲烷，应该同时也会喷发出极大量的二氧化硫，但是火星的大气中却缺乏含硫化合物。外层空间来的贡献看来也相当微小，根据估计，每年约有2000公吨的微流星体尘埃来到火星表面，其中碳的质量占不到1%，即使这些物质大多被氧化，也只会是甲烷不太重要的来源。彗星的整体质量中，甲烷占约1%，但是平均每6000万年彗星才撞击火星一次，因此，每年彗星所递送的甲烷量大约一吨，不到所需的1%。

    那么，会不会是最近有颗彗星撞上了火星？它带来大量的甲烷，经过一段时间后，在大气中的含量降低到了目前的数值。100年前一颗直径200公尺的彗星撞击，或是2000年前一颗直径500公尺的彗星，都可以提供足够的甲烷，以符合现在观测到的平均含量10ppbv。但是此想法也遭遇问题：火星上甲烷的分布不是均匀的。要使甲烷在各方向都均匀分布，大约只需几个月。因此，从彗星撞击而来的甲烷最终应该会均匀分布，这和观测结果相矛盾。