James Webb geht tief in die Temperatur und Atmosphäre des Mars ein

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Obwohl das James-Webb-Weltraumteleskop hauptsächlich für den Rückblick auf die frühesten und entferntesten Galaxien gebaut wurde, kann es auch für eine Vielzahl anderer wissenschaftlicher Beobachtungen verwendet werden – einschließlich der Betrachtung von Zielen genau hier in unserem eigenen Sonnensystem. Webb wird auftreten eine große Studie von Jupiter und hat schon abgebildet Neptun. Jetzt, Webb wurde verwendet um einen faszinierenden Blick auf unseren planetaren Nachbarn Mars zu werfen.

Es ist eigentlich ziemlich schwierig für Webb, den Mars zu studieren, weil er so nah ist und daher sowohl im sichtbaren Lichtbereich des Spektrums als auch in den Infrarotwellenlängen, bei denen Webb beobachtet, sehr hell ist. Die Helligkeit kann die Detektoren übersättigen, die dafür ausgelegt sind, sehr schwache Lichtquellen aufzunehmen. Aber die NIRCam-Kamera von Webb war in der Lage, die Marsoberfläche aufzunehmen, wobei zwei Bilder mit unterschiedlichen Wellenlängen unten gezeigt werden.

Webbs erste Bilder vom Mars, aufgenommen von seinem NIRCam-Instrument am 5. September 2022 [Guaranteed Time Observation Program 1415]. Links: Referenzkarte der beobachteten Marshemisphäre von der NASA und dem Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). Oben rechts: NIRCam-Bild, das 2,1 Mikron (F212-Filter) reflektiertes Sonnenlicht zeigt und Oberflächenmerkmale wie Krater und Staubschichten enthüllt. Unten rechts: Simultanes NIRCam-Bild, das ~4,3-Mikrometer (F430M-Filter) emittiertes Licht zeigt, das Temperaturunterschiede mit Breitengrad und Tageszeit sowie eine durch atmosphärische Effekte verursachte Verdunkelung des Hellas-Beckens zeigt. Der hellgelbe Bereich liegt gerade an der Sättigungsgrenze des Detektors. NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team

Das oben gezeigte Bild mit kürzerer Wellenlänge ähnelt einem Bild mit sichtbarem Licht und zeigt Merkmale wie Krater und Becken. Das unten gezeigte längerwellige Bild zeigt, wie der Planet Wärme abstrahlt. Der hellste Punkt ist dort, wo die Sonne direkt über dem Kopf steht, mit kühleren Regionen in Richtung der Pole. Auch das Hellas-Becken erscheint dunkler, was jedoch nicht an Temperatureffekten, sondern eher an Höhen- und Luftdruckeffekten liegt.

Webb war auch in der Lage, den Mars mit seinen Spektrometrieinstrumenten einzufangen. Diese können Licht in verschiedene Wellenlängen aufteilen, um die Zusammensetzung eines Objekts zu sehen – in diesem Fall die Zusammensetzung der Marsatmosphäre als Ganzes. Es gibt eindeutige Hinweise auf Kohlendioxid, Wasser und Kohlenmonoxid, und was daran beeindruckend ist, ist, wie gut die Daten zu dem Modell passen, das wir bereits über die Marsatmosphäre wissen. Dies zeigt, wie effektiv die Instrumente von Webb für diese Art von Spektrometriearbeiten sind – und wie effektiv Webb sein kann, wenn man sich die anschaut Atmosphären von Exoplaneten.

Webbs erstes Nahinfrarotspektrum des Mars, aufgenommen mit dem Nahinfrarot-Spektrographen.
Webbs erstes Nahinfrarotspektrum des Mars, aufgenommen vom Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) am 5. September 2022 als Teil des Guaranteed Time Observation Program 1415 über 3 Schlitzgitter (G140H, G235H, G395H). Das Spektrum wird von reflektiertem Sonnenlicht bei Wellenlängen kürzer als 3 Mikrometer und thermischer Emission bei längeren Wellenlängen dominiert. Eine vorläufige Analyse zeigt, dass die spektralen Einbrüche bei bestimmten Wellenlängen auftreten, bei denen Licht von Molekülen in der Marsatmosphäre absorbiert wird, insbesondere von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasser. Andere Details geben Auskunft über Staub, Wolken und Oberflächenmerkmale. Durch die Konstruktion eines am besten passenden Modells des Spektrums, beispielsweise des Planetary Spectrum Generator, kann die Häufigkeit bestimmter Moleküle in der Atmosphäre abgeleitet werden. NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team

Die Forschung, die diese Webb-Daten verwendet, wird noch bearbeitet und wurde noch nicht veröffentlicht oder von Experten begutachtet, daher sollte sie nicht als endgültig angesehen werden. Aber es zeigt, wie vielseitig ein Tool Webb sein kann, da noch weitere Webb-Daten zum Mars hinzukommen werden.

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