詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(以下簡稱韋伯)的觀測站位於近一百萬英里外的日地拉格朗日點 L2 ,該點提供了可觀測火星的視圖。 因此,韋伯能夠以所需的光譜解析度捕獲圖像和光譜,以研究諸如沙塵暴、天氣模式、季節變化等短期現象,以及記錄在單次觀測中發生在火星上一天的不同時間(白天、日落和 夜間)的變化。

挑戰

由於距離太近,無論是可見光下還是韋伯設計用來觀測的紅外線下,這顆紅色星球都是夜空中最亮的物體之一。這對天文臺提出了特殊的挑戰,該天文臺是為探測宇宙中最遙遠星系的極微弱光線而建造。韋伯的儀器非常敏感,如果沒有特殊的觀測技術,來自火星的明亮紅外光會令人眩目,造成一種被稱為“探測器飽和”的現象。天文學家通過使用非常短的曝光時間,只測量到達探測器的部分光線,並應用特殊的資料分析技術,來調整火星的極端亮度。

韋伯的第一張火星圖像由近紅外相機( NIRCam )拍攝,以兩種不同的波長或紅外光顏色顯示了火星東半球的一個區域。

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡對火星的首次觀測圖

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡對火星的首次觀測圖

這張圖片顯示了由美國國家航空暨太空總署和火星軌道器雷射高度計( MOLA )提供的火星表面參考圖(左側),右側則是兩張韋伯 NIRCam 儀器的視野重疊在一起。

由近紅外光譜儀 (NIRSpec) [1]捕獲的韋伯的第一個火星近紅外光譜展示了韋伯用光譜學研究這顆紅色星球的能力。

火星的第一個詹姆斯·韋伯空間望遠鏡紅外光譜

火星的第一個詹姆斯·韋伯空間望遠鏡紅外光譜

雖然火星圖像顯示了在特定日期和時間在地球上從一個地方到另一個地方的大量波長上整合的亮度差異,但光譜顯示了代表整個火星的數百個不同波長之間亮度的細微變化。天文學家將分析光譜的特徵,以收集有關地球表面和大氣的更多資訊。

未來

未來,韋伯將利用這些成像和光譜資料來探索整個星球的區域差異,並尋找大氣中的微量物種,包括甲烷和氯化氫。

這些對火星的觀測是作為韋伯第 1 週期保證時間觀測 (GTO) 太陽系計畫[2]的一部分進行的,該計畫由天文學研究大學協會 (AURA) 的海蒂·哈梅爾( Heidi Hammel )領導。

歐洲太空總署運營著兩個火星軌道器,火星快車號( Mars Express )[3]的和 ExoMars 微量氣體軌道器[4]的,它們為這顆紅色星球的大氣層和表面帶來了豐富的洞察力。 此外,歐洲太空總署與日本的宇宙航空研究開發機構( JAXA )合作執行衛星探測器( MMX )任務,該任務即將發射到火星的衛星火衛一。


參考來源:

[1]ESA – NIRSpec factsheet

[2]ESA – Selection of the first James Webb Space Telescope General Observer Scientific Programmes

[3]ESA – Mars Express

[4]ESA – ExoMars

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Tan Jinge
Tan Jinge, Editor of sbestimes.com

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    1 Comment

    1. 韋伯總是給人驚喜

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