詹姆斯韦伯深入了解火星温度和大气

尽管詹姆斯韦伯太空望远镜主要是为了回顾最早和最遥远的星系而建造的,但它也可以用于许多其他科学观测——包括在我们自己的太阳系中观察目标。韦伯将对木星进行一项重大研究,并已经拍摄了海王星。现在, 韦伯已经被用来对我们的行星邻居火星进行迷人的观察。

韦伯实际上很难研究火星,因为它离火星很近,因此在光谱的可见光部分和韦伯观察到的红外波长中都非常明亮。亮度会使探测器过度饱和,探测器旨在拾取非常微弱的光源。但是韦伯的 NIRCam 相机能够捕捉到火星表面,下面显示了两张不同波长的图像。

韦伯的第一张火星照片,由其 NIRCam 仪器拍摄。
韦伯的第一张火星图像,由其 NIRCam 仪器于 2022 年 9 月 5 日拍摄 [保证时间观测计划 1415]。左图:NASA 和火星轨道飞行器激光高度计 (MOLA) 观测到的火星半球参考图。右上:近红外摄像机图像显示 2.1 微米(F212 滤光片)反射的阳光,揭示了表面特征,如陨石坑和尘埃层。右下:同时显示约 4.3 微米(F430M 滤光片)发射光的近红外摄像机图像显示了温度随纬度和时间的差异,以及大气影响导致的希腊盆地变暗。亮黄色区域刚好处于检测器的饱和极限。 NASA、ESA、CSA、STScI、Mars JWST/GTO 团队

顶部显示的较短波长图像类似于可见光图像,并显示了陨石坑和盆地等特征。下图所示的更长波长的图像显示了行星如何辐射热量。最亮的地方是太阳直接位于头顶的地方,较冷的区域朝向两极。希腊盆地也显得更暗,但这不是因为温度影响,而是因为高度和气压的影响。

韦伯还能够使用其光谱仪捕获火星。这些可以将光分解成不同的波长,以查看物体的成分——在这种情况下,将火星大气的成分作为一个整体进行观察。有明确的迹象表明二氧化碳、水和一氧化碳,令人印象深刻的是这些数据与我们已经知道的火星大气模型的吻合程度。这显示了韦伯的仪器对于这种光谱测量工作的有效性——以及韦伯在研究系外行星大气时的潜力。

韦伯的第一个火星近红外光谱,由近红外光谱仪捕获。
韦伯的第一个火星近红外光谱,由近红外光谱仪 (NIRSpec) 于 2022 年 9 月 5 日捕获,作为保证时间观测计划 1415 的一部分,超过 3 个狭缝光栅(G140H、G235H、G395H)。光谱主要由波长短于 3 微米的反射太阳光和较长波长的热发射支配。初步分析显示,光谱下降出现在特定波长处,其中光被火星大气中的分子吸收,特别是二氧化碳、一氧化碳和水。其他细节揭示了有关尘埃、云层和地表特征的信息。通过构建光谱的最佳拟合模型,例如行星光谱发生器,可以得出大气中给定分子的丰度。 NASA、ESA、CSA、STScI、Mars JWST/GTO 团队

使用此 Webb 数据的研究仍在进行中,尚未发表或经过同行评审,因此不应被视为确定性的。但这表明了 Webb 工具的多功能性,还有更多关于火星的 Webb 数据。


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