Das James-Webb-Teleskop zoomt erstmals auf den Mars


Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) ist vielleicht das fortschrittlichste astronomische Instrument, das Menschen je gebaut haben. Seine Infrarotsensoren sind so empfindlich, dass sie so weit blicken können, dass sie buchstäblich in die Zeit der Anfänge des Universums zurückblicken können.

Aber kürzlich haben Astronomen JWST viel näher an die Heimat gerichtet. Nach Jupiter beobachten und seinen berühmten Ringen im August hat das ikonische Weltraumteleskop jetzt den Mars abgebildet, den Planeten, der dem Weltraumteleskop neben der Erde am nächsten ist.

Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team

Weil er so nah ist, erscheint der Mars im Vergleich zu anderen Objekten am Nachthimmel, die JWST normalerweise blenden würden, extrem hell. Das Webb-Team optimierte jedoch die Nahinfrarotkamera (NIRCam) und verwendete sehr kurze Belichtungen, um nur einen winzigen Bruchteil des sichtbaren und infraroten Lichts zu messen, das auf seine Detektoren trifft, um die Herausforderung der Abbildung des roten Planeten zu bewältigen. Sie wandten auch ausgeklügelte Datenverarbeitungstechniken an, um Rauschen herauszufiltern, wodurch sie neue Erkenntnisse über die Marsoberfläche und -atmosphäre enthüllten, die zuvor verdeckt waren.

Zum Beispiel haben die hochempfindlichen Infrarotdetektoren von Webb thermische Emissionen aus dem riesigen Hellas-Becken – der größten gut erhaltenen Einschlagstruktur auf dem Mars, die sich über mehr als 2.000 Kilometer über die südliche Hemisphäre erstreckt – erfasst und gezeigt, dass es während dieser Zeit unerwartet dunkler ist als das nahe gelegene Gebiet die heißeste Zeit des Tages.

„Das ist eigentlich kein thermischer Effekt bei Hellas“, erklärte der Hauptforscher Geronimo Villanueva von Das Goddard Space Flight Center der NASA, der diese Webb-Beobachtungen entworfen hat. „Das Hellas-Becken liegt in geringerer Höhe und hat daher einen höheren Luftdruck. Dieser höhere Druck führt zu einer Unterdrückung der thermischen Emission in diesem speziellen Wellenlängenbereich [4.1-4.4 microns] aufgrund eines Effekts namens Druckverbreiterung. Es wird sehr interessant sein, diese konkurrierenden Effekte in diesen Daten auseinanderzuhalten.“

Auf dem obigen Bild, das von der NIRCam von JWST aufgenommen wurde, können Sie das riesige Hellas-Becken sehen, zusammen mit den Ringen des Huygens-Kraters und dem dunklen Vulkangestein von Syrtis Major. Das linke Seitenfeld zeigt eine Oberflächenreferenzkarte, die vom Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) aufgenommen wurde, wobei die beiden Sichtfelder der Webb NIRCam-Instrumente überlagert sind, während die beiden rechten Seitenfelder Bilder zeigen, die von Webb in zwei Teilen aufgenommen wurden Infrarotfrequenzen (2,1 Mikrometer oben rechts und 4,3 Mikrometer unten rechts).

Die hellsten Regionen in diesen Karten entsprechen den Stellen, an denen die Sonne fast über dem Kopf steht. Zu den Polarregionen hin nimmt die Helligkeit erwartungsgemäß ab, da diese weniger Sonnenlicht abbekommen. Auch die Nordhalbkugel, die gerade im Winter ist, zeigt sich „blau“, also weniger hell.

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). Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team.

Der Spektrograph des Weltraumteleskops kartierte auch die atmosphärische Zusammensetzung des Planeten im Infrarotbereich und enthüllte das Vorhandensein von Kohlendioxid bei verschiedenen Wellenlängen sowie Kohlenmonoxid und Wasserdampf. Neben atmosphärischer Komposition, Webb’s Nahinfrarot-Spektrograph (NIRSpec) enthüllte auch die spektralen Merkmale von Staub, Eiswolken und allerlei Gestein auf der Oberfläche des Planeten. Diese Zahlen sind vorläufig und das Webb-Team plant, uns die Marsatmosphäre in einer kommenden Veröffentlichung detaillierter zu zeigen.

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