韋布望遠鏡以極高的靈敏度拍攝火星,發現反常現象

9月19日,詹姆斯·韋布空間望遠鏡發布了它拍攝的第一張火星照片,以及相關的光譜數據。照片是它9月5日在距離火星160萬千米的太空中,用近紅外相機拍攝的。

詹姆斯·韋布空間望遠鏡首組火星紅外照片(右側兩張),由近紅外相機(NIRCam)拍攝。右上為2.1微米紅外光,右下為4.3微米紅外光。JWST

火星距離地球相對較近,也十分明亮,這對靈敏度極高的韋布來說是個考驗。韋布的主要任務是觀測極端遙遠的昏暗天體。

為了防止明亮的紅外光「閃瞎」韋布的眼,科學家拍攝火星只用了極短的曝光時間,并用了特殊的方式來分析數據。

照片呈現了火星東半球在兩種不同波長紅外光下的影像。較短波長的2.1微米紅外光,展現的是火星反射的太陽光,其反映的火星表面細節與我們通過可見光看到的基本相似。

而波長較長的4.3微米紅外光反映的是火星本身產生的熱輻射,其亮度與火星表面及其大氣溫度有關。最明亮的部分溫度也最高,那里太陽正高懸在頭頂。通往兩極的高緯度地區則由于陽光逐漸減少而亮度與溫度遞減。火星的北半球現在是冬天,因此顯得更暗一些。

有意思的是,在這張照片最明亮的部分范圍內有一個暗斑,似乎并不遵守陽光越多就越溫暖的規律。

暗斑所在的區域是火星表面的希拉斯盆地。直徑1930千米的希拉斯盆地海拔較低,因此其上方的火星大氣壓力也較高。較高的大氣壓能夠帶來一種名叫「壓力增寬」的效應,在特定的波長范圍內對熱輻射進行抑制。穿越這部分火星大氣的紅外光被火星大氣層中二氧化碳吸收的比例會較高,因此這一區域在紅外照片中會顯得較暗。

詹姆斯·韋布空間望遠鏡近紅外光譜儀(NIRSpec)獲取的火星紅外光譜數據。JWST

韋布還為我們帶來了新的火星大氣光譜數據。由于元素和化合物有各自的光譜特征,通過分析穿越火星大氣的光,我們可以知道火星上存在哪些物質。

近年來火星大氣中最讓人感興趣的成分是甲烷。火星表面探測和地面觀測結果都表明火星上存在甲烷。但更專業的「火星微量氣體探測器」卻什麼也沒有找到,這讓人頗感疑惑。加之以前的觀測中存在缺口,韋布望遠鏡有望帶來改變。


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