Teleskop Jamese Webba zachytil 5. září své první snímky Marsu. Tato mezinárodní kosmická observatoř, která vznikla ve spolupráci americké, evropské a kanadské kosmické agentury poskytla jedinečný pohled díky své infračervené specializaci. Vědci tak získali data o naší sousední planetě, která vhodně doplní údaje nasbírané dalšími teleskopy, ale i lokálními orbitery, landery a rovery přímo na Marsu. NASA však hned na začátku upozorňuje, že tato data ještě neprošla recenzním řízením. Agentura však nechtěla čekat a pochlubila se předběžnými výsledky už nyní.  Webbův teleskop se nachází zhruba 1,5 milionu kilometrů od Země v libračním centru L2 soustavy Slunce – Země. Odsud má dobrý výhled na pozorovatelný disk Marsu, tedy část povrchu osvětlenou Sluncem, která je otočená k teleskopu. JWST tak mohl zachytit snímky, ale i spektrální měření s spektrálním rozlišením, které je potřebné ke studiu krátce trvajících fenoménů jako jsou prachové bouře, projevy počasí, sezónní změny a podobně během jediného pozorování. Tento proces se provádí v různých částech marsovského dne – přes den, za soumraku i v noci.

Jelikož je Mars tak blízko, jedná se o jeden z nejjasnějších objektů na noční obloze – platí to jak pro viditelné světlo, které spatří naše oči, tak i pro záření infračervené, které detekuje Webbův teleskop. To však pro observatoř, která byla navržena k detekci extrémně slabého záření z těch nejvzdálenějších galaxií ve vesmíru, představuje značnou výzvu. Palubní přístroje Webbova teleskopu jsou natolik citlivé, že bez speciálních pozorovacích metod by je infračervené záření z Marsu oslepilo. Došlo by k fenoménu, který se označuje jako saturace detektoru. Astronomové proto museli výrazný jas Marsu korigovat použitím velmi krátkých expozičních časů. To by ale nestačilo. K měření se navíc využila jen část světla, které zasáhlo detektory a pro vyhodnocení se musely použít speciální analytické metody.

Obrázek v levé části ukazuje referenční mapu NASA a přístroje MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter). Přes tuto mapu jsou vloženy dva rámečky, které ukazují oblasti, které Webbův teleskop nasnímal při odlišných šířkách zorného pole. V pravé části obrázku pak vidíme snímky Marsu z Webbova teleskopu v blízké infračervené oblasti.  Vpravo nahoře je snímek, který kamera NIRCam pořídila na kratších vlnových délkách 2,1 mikrometru. V pravé spodní části obrázku je pak vložen snímek Marsu z kamery NIRCam na trochu delší vlnové délce 4,3 mikrometru.
Zdroj: https://blogs.nasa.gov/

První snímek Marsu z JWST si připsala kamera NIRCam, která zachytila oblast na východní polokouli planety na dvou vlnových délkách – pokud by bylo infračervené světlo vidět, mohli bychom říct ve dvou barvách. Obrázek v levé části ukazuje referenční mapu NASA a přístroje MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter). Přes tuto mapu jsou vloženy dva rámečky, které ukazují oblasti, které Webbův teleskop nasnímal při odlišných šířkách zorného pole. V pravé části obrázku pak vidíme snímky Marsu z Webbova teleskopu v blízké infračervené oblasti.  Vpravo nahoře je snímek, který kamera NIRCam pořídila na kratších vlnových délkách 2,1 mikrometru. Tomuto snímku dominuje odražené sluneční záření, takže pozorovatelné útvary částečně připomínají to, co bychom viděli ve viditelné části spektra (na levé části obrázku). Můžeme tu vidět okraj kráteru Huygens, tmavé vyvřelé horniny v oblasti Syrtis Major a nebo zjasnění v lokalitě Hellas Basin.

V pravé spodní části obrázku je pak vložen snímek Marsu z kamery NIRCam na trochu delší vlnové délce 4,3 mikrometru. Tady už můžeme vidět termální emise, tedy záření, které vyzařuje planeta ztrácející teplo. Jas na této vlnové délce souvisí s teplotou povrchu a atmosféry. Nejjasnější oblast na planetě je tam, kde je slunce přímo v nadhlavníku, protože tato oblast je nejteplejší. Jas směrem k polárním oblastem klesá, protože tam dopadá méně slunečního záření. Méně tepla vyzařuje chladnější severní polokoule, která v této části roku zažívá zimní období. Teplota však není jediným faktorem, který ovlivňuje množství světla, které se na vlnové délce 4,3 mikrometru dostane k senzorům teleskopu. Když záření uvolněné z planety prochází atmosférou Marsu, je jeho část pohlcena molekulami oxidu uhličitého. Oblast Hellas Basin, největší dobře zachovalá impaktní struktura na Marsu měří přes 2 000 kilometrů a na snímku vypadá oproti svému okolí tmavší právě z tohoto důvodu.

Oblast Hellas Basin (též Hellas Planitia). Obrázek byl složen ze snímků sond Viking.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

„Tohle není tepelný projev lokality Hellas Basin,“ vysvětluje hlavní vědecký pracovník Geronimo Villanueva z Goddardova střediska, který navrhoval pozorování JWST a dodává: „Hellas Basin má nižší „nadmořskou výšku“ a proto zažívá vyšší tlak atmosféry. Tento vyšší tlak vede k potlačení tepelného vyzařování na vlnových délkách v rozmezí 4,1 – 4,4 mikrometru v důsledku takzvaného tlakového rozšíření. Bude velmi zajímavé tyto konkurenční vlivy v těchto údajích rozklíčovat.“ Villanueva a jeho tým také zveřejnili první spektrum Marsu v blízké infračervené oblasti z Webbova teleskopu. Demonstrovali tak jedinečné schopnosti JWST, které nabízí ke spektrální analýze rudé planety.

Spektrální měření Marsu pomocí přístroje NIRSpec.
Zdroj: https://blogs.nasa.gov/

Zatímco obrázky ukazují rozdíly v jasu integrovaném do velkého počtu vlnových délek z různých míst po celé planetě v určitý den a čas, spektrum ukazuje jemné rozdíly v jasu mezi stovkami různých vlnových délek reprezentujících planetu jako celek. Astronomové budou analyzovat vlastnosti spektra, aby získali další informace o povrchu a atmosféře planety. Infračervené spektrum vzniklo společným měřením všech šesti spektrálních režimů s vysokým rozlišením, kterými disponuje přístroj NIRSpec. Předběžná analýza spektra ukazuje značnou pestrost spektrálních útvarů, které obsahují informace o prachu, ledových mracích, druzích hornin na povrchu planety, ale i o složení atmosféry. Spektrální signatury obsahující absorpční čáry vody, oxidu uhličitého, oxidu uhelnatého Webbův teleskop detekoval velmi snadno. Vědci stále pracují na analýze spektrálních dat a připravují článek, který předloží vědeckému časopisu k recenznímu řízení a publikaci.

V budoucnu bude Mars opět sledován – ať už za účelem snímkování nebo pro spektrální měření. Vědci tak chtějí prozkoumat regionální rozdíly po celé planetě a také pátrat po málo zastoupených plynech v atmosféře jako metan nebo chlorovodík. Aktuální pozorování Marsu přístroji NIRCam a NIRSpec byla provedena v rámci programu 1. cyklu pozorování s garantovaným časem GTO (Guaranteed Time Observation) pro Sluneční soustavu, který vede Heidi Hammel.

Přeloženo z:
https://blogs.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://blogs.nasa.gov/webb/wp-content/uploads/sites/326/2022/09/mars_2022-506_FINAL.png
https://upload.wikimedia.org/…/2560px-Hellas_Planitia_by_the_Viking_orbiters.jpg
https://blogs.nasa.gov/webb/wp-content/uploads/sites/326/2022/09/WebbMarsSpectra_Wide_FINAL.png