Teleskop Webba dołączył do podboju Marsa. Jak widzi czerwoną planetę?

Obserwacje Marsa przez Teleskop Webba może wydawać się takim sobie pomysłem. JWST jest zdolny wykrywać niezwykłe słabe światła najodleglejszych galaktyk i jest doskonały w obserwacji planet pozasłonecznych. Tymczasem Mars jest jego najbliższym sąsiadem, odwróconym ku teleskopowi swoją słoneczną stroną. Bliska i bardzo jasna planeta oślepia Webba i w ten sposób jest jednym z najtrudniejszym obiektów obserwacyjnych, na jakie ten instrument optyczny może trafić we Wszechświecie. Jak astronomowie poradzili sobie z wyzwaniem i dlaczego skierowali Webba właśnie na Marsa?

Jak wygląda Mars z Teleskopu Webba?

Obserwacje planety Mars to dla detektorów Webba dosłowne zalanie światłem. Dlatego  jego obrazowanie musiało zostać wykonane w bardzo krótkich ekspozycjach, a uzyskane wyniki i tak wymagają skomplikowanej korekty. Niezbędne jest nie tylko odrzucenie skrajności, ale wykluczenie pomiarów, które są wynikiem  „podkręcenia” ich przez narzędzie obserwacyjne.

Oto próbka efektów obrazowania Marsa przez Teleskop Webba w dniu 5 września 2022 roku:

Co o Marsie mówią nam obrazy wykonane przez NIRCam Teleskopu Webba?

Webb uchwycił fragment powierzchni Marsa z różną mocą podczerwieni i od długości fal zależy to, co udało mu się pokazać. Dokładniej dostrzeżemy to, zestawiając obrazowanie Webba z wynikami uzyskanymi przez inne  urządzenie.

Tak prezentuje się Mars dostrzeżony przez Webba oraz referencyjny obraz planety wykonany przez Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA):

Obraz NIRCam o krótszej długości fali (2,1 mikrona) widoczny na górnym obrazie z prawej strony jest zdominowany przez odbite światło słoneczne. Możemy odczytać na nim szczegóły powierzchni Marsa, podobne do uzyskiwanych w świetle widzialnych danych z MOLA.

Obraz NIRCam o większej długości fali (4,3 mikrona), zaprezentowany na dolnym obrazie z prawej strony, pokazuje emisję cieplną. Światło jest jaśniejsze w zależności od temperatury panującej w atmosferze Marsa. Porównanie tych danych z obrazem referencyjnym jest jednak nadal istotne. Na przykład dostrzegalna anomalia w postaci przytłumienia emisji ciepła w kraterze Hellas (basenie uderzeniowym) jest wynikiem wyższego ciśnienia atmosferycznego. Jest to powierzchnia, o której wiemy, że ma niższą wysokość, niż otoczenie. Zawirowanie temperaturowe nie wymaga zastanowienia, bo jego przyczyną jest efekt „poszerzania ciśnienia”.

Widmo Marsa zarejestrowane przez Webba

Prawdziwą kopalnią wiedzy o Marsie jest widmo planety zarerejstorwane przez Webba:

Bez większych analiz można ocenić, że światło jest wyraźnie pochłaniane przez cząsteczki dwutlenku węgla, tlenku węgla i wody, obecne w atmosferze Marsa.

Obecność tych związków nie jest zaskoczeniem, ale ich duży udział już tak. Na dodatek wiele mogą przynieść dalsze analizy. Według pierwszych opinii specjalistów, dostarczone przez teleskop Webba widmowe sygnatury dostarczają nowych informacji na temat obecnych w atmosferze planety pyłów, obłoków lodowych, ale także powierzchni Marsa. Nie chodzi o jego  topografię. Przede wszystkim dane spektroskopowe zapowiadają się na wystarczające, aby oceniać skład oraz rodzaj marsjańskich skał.

Co nam dają obserwacje Marsa z teleskopu Webba?

Pierwsze obrazowanie Marsa udowodniło, że warto poświęcać czas na kolejne. Teleskop Webba może w ramach jednej obserwacji zebrać dane dla procesów zachodzących w różnych momentach marsjańskiej doby. W ten sposób dostarczy nam informacji na temat wzorców pogodowych występujących na czerwonej planecie.

Zgromadzenie większej ilości tego typu danych to dla naukowców perspektywa obserwacji klimatu współczesnego Marsa. W ten sposób Webb może pomóc ustalić czy rzeczywiście jest on planetą tak bardzo nieprzyjazną życiu, jak myślimy i co doprowadziło do takiej sytuacji. 

Lepszych wskazówek, ułatwiających dalsze badania Marsa, nie mogliśmy obecnie oczekiwać. Niezwykła czułość Teleskopu Webba w kwestii podczerwieni jest narzędziem porównywalnym z prześwietleniem rentgenowskim ludzkiego ciała. Bez tego badania możemy próbować złożyć połamane kości, ale mając je do dyspozycji, zrobimy to mniejszym marginesem błędu.

Analogicznie, obeserwacje Webba pozwolą nam lepiej zaplanować kolejne wizyty na Marsie i to niezależnie od tego, czy gościem będzie sonda, czy człowiek. Każdy łazik i orbiter, którego wyślemy w przyszłości na czerwoną planetę, będzie miał zupełnie inną pozycję startową do eksploracji niż poprzednicy sprzed epoki Teleskopu Webba.

Źródła: NASA