自人类开启太空探索以来，火星这颗“红色星球”始终吸引着科学界的目光。从苏联在1960年发射首个火星探测器，到美国“毅力”号火星车完成钻孔取样，再到中国“天问一号”传回高清影像，火星因其稀薄大气中持续存在的微量甲烷，成为研究地外生命的焦点。这种由一个碳原子与四个氢原子构成的简单分子，在地球大气中的浓度约为1.9ppm，而在火星上却仅有十亿分之几的浓度。科学家们不禁发问：火星的甲烷从何而来？是否意味着这颗星球曾存在或仍存在生命？
火星的甲烷现象更显特殊。2004年，欧洲航天局的“火星快车”号首次探测到火星大气中的甲烷，浓度约10至50ppbv，引发科学界震动。为验证这一发现，后续探测任务持续观测。2012年，美国“好奇”号火星车在盖尔陨石坑着陆，其搭载的设备通过可调谐激光光谱仪精准测量到甲烷成分。经过数年观测，“好奇”号不仅证实了甲烷的存在，还发现其浓度呈季节性波动：北半球夏季浓度最高可达40ppbv以上，冬季则降至接近仪器检测极限。这一规律性变化，结合甲烷在火星大气中约320年的“寿命”（地球大气中甲烷平均存在9至12年），暗示火星上必然存在持续产甲烷的源头，且其“产量”随季节变化。
地球上大部分甲烷源于生命活动，科学家由此推测火星可能存在产甲烷的微生物。地球极端环境中的产甲烷古菌能在无氧条件下利用简单物质合成甲烷，理论上火星地下也可能存在类似微生物。火星表面环境恶劣，白天最高温约20℃，夜间可降至-80℃以下，大气稀薄且干燥，缺乏液态水，但地下200米以下可能隔绝辐射、维持稳定温度，加之极地冰盖与地下盐水层可能提供液态水，为微生物生存创造了条件。然而，这一猜想面临两大难题：其一，火星地下若存在产甲烷古菌，需每年消耗约260吨有机物或等量氢气与二氧化碳以维持现有甲烷浓度，但目前尚未发现如此规模的有机物；其二，甲烷从地下200米扩散到地表需数千年甚至上万年，但“好奇”号观测到的浓度呈约2个地球年的周期性波动，若甲烷扩散如此缓慢，地表浓度应保持稳定，而非出现显著季节变化。
