Oktober 6, 2022

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„Mighty Mars“: So hebt die NASA die Beobachtungen des James-Webb-Teleskops auf dem Roten Planeten hervor.

Das James-Webb-Weltraumteleskop platziert seine Linse auf dem Mars (NASA/Manual via Reuters)

Nach der Enthüllung beispielloser Bilder von Galaxien, Sternhaufen und Exoplaneten, die Millionen von Lichtjahren entfernt sind, hat der Mächtige Weltraumteleskop James Webb (JWST) fokussierte sein 18-Panel-Objektiv auf unseren nächsten kosmischen Nachbarn. Marte.

Bilder und Maße Abgehalten am 5. September 2022 1,6 Millionen Kilometer vom Mars entfernt von JWSTs Position. Bilder der beobachtbaren Scheibe des Roten Planeten, von der Sonne beleuchtet und dem Teleskop zugewandt, Eine Web-Infrarotkamera ist in der Nähe (NIRCam) und Es kann Planetenforschern einen einzigartigen Blick auf benachbarte Planeten bieten Annäherungen an die Erde liefern Daten, die in Verbindung mit der Beharrlichkeit der NASA und Beobachtungen von Rovern wie dem Mars-Orbiter verwendet werden können.

Da Marte Es ist relativ nah und sehr hell, Kein einfaches Objekt für JWST zu visualisieren, Entwickelt, um unglaublich weit entfernte und schwache Objekte zu sehen. „Der Mars ist so hell, dass es schwierig ist, ihn zu sehen“, sagte Giuliano Liuzzi, leitender Forscher und Wissenschaftler am Planetary Systems Laboratory der NASA im Goddard Space Flight Center, auf einer EPSC-Pressekonferenz anlässlich der Veröffentlichung der Marsbilder.

Webbs erste Bilder des Mars, aufgenommen mit seinem NIRCam-Instrument am 5. September 2022 (NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO Team)
Webbs erste Bilder des Mars wurden am 5. September 2022 von seinem NIRCam-Instrument aufgenommen (NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team)

Um zu verhindern, dass helles Infrarotlicht vom Mars die JWST-Instrumente blendetverwendeten Wissenschaftler sehr kurze Belichtungen, um den Roten Planeten zu beobachten. Das bedeutet, dass nur ein Bruchteil des Lichts gemessen wird, das die Detektoren von JWST erreicht, und die gesammelten Daten dann mit speziellen Methoden analysiert werden.

„Wir können mit dieser unglaublichen Auflösung sehen, wir haben die Beugungsgrenze eines Weltraumteleskops im Infrarot, was erstaunlich ist. Wir können den ganzen Planeten sehenLucy fuhr fort. Observatorium, weil es gebaut wurde, um das schwächste Licht von den entferntesten Galaxien im Universum zu entdecken. wirklich, Webbs Instrumente sind so empfindlich, dass das helle Infrarotlicht des Mars ohne spezielle Beobachtungstechniken blendet. und verursacht ein Phänomen, das als „Detektorsättigung“ bekannt ist. Astronomen verwenden spezielle Datenanalysetechniken mit sehr kurzen Belichtungszeiten, um nur einen Bruchteil des Lichts zu messen, das die extrem hellen Detektoren des Mars erreicht.

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JWST war in der Lage, Bilder und Spektren mit der räumlichen Auflösung aufzunehmen, die Astronomen benötigen, um kurzfristige Phänomene wie Marswettermuster, Staubstürme und durch die Jahreszeiten des Planeten verursachte Veränderungen zu untersuchen.

Des Weiteren, Das Web-Teleskop kann Ereignisse zu verschiedenen Zeiten während des Marstages, einschließlich Tag, Sonnenuntergang und Nacht, in einer einzigen Beobachtung erfassen. Die ersten von JWST aufgenommenen Bilder des Mars zeigen eine Region mit zwei verschiedenen Lichtwellenlängen auf der östlichen Hemisphäre des Planeten. Das kurzwellige Bild wird von reflektiertem Sonnenlicht dominiert und zeigt Details der Marsoberfläche, die Merkmalen ähneln, die im sichtbaren Licht zu sehen sind. Zu diesen Funktionen gehören Huygens-KraterFast 280 Meilen breit (450 Kilometer) und ein Einschlagskrater Dunkles Vulkangestein in Syrtis Major Planum. Dieses Bild zeigt die NASA-Oberflächenreferenzkarte und den Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) auf der linken Seite, wobei beide Sichtfelder vom Webb NIRCam-Instrument überlagert sind. Die Nahinfrarotbilder von Webb sind rechts abgebildet.

Das James-Webb-Teleskop versetzt Wissenschaftler immer wieder in Erstaunen.  (FotoComputerHoy.com)
Das James-Webb-Teleskop versetzt Wissenschaftler immer wieder in Erstaunen. (FotoComputerHoy.com)

Die NIRCam-Kamera des Webb-Weltraumteleskops hat das Licht eingefangen, das der Mars aussendet, wenn er im langen Infrarotbereich Wärme verliert. Die Helligkeit dieses Lichts hängt mit der Temperatur des Mars und seiner Atmosphäre zusammen, der hellsten und heißesten Region, in der sich die Sonne fast direkt über dem Planeten befindet. In den Polarregionen des Mars, die dem Sonnenlicht weniger ausgesetzt sind, und auf der Nordhalbkugel des Planeten, die sich derzeit mitten im Marswinter befindet, nimmt die Helligkeit ab. Die Lichtmenge, die JWST erreicht, hängt jedoch nicht nur von der Temperatur des Planeten ab. Die vom Teleskop gesammelten Bilder können auch Hinweise auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und der Oberfläche des Mars geben.

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Das kurzwellige Bild von NIRCam (2,1 µm) wird von reflektiertem Sonnenlicht dominiert Dadurch werden Oberflächendetails sichtbar, die denen in Bildern mit sichtbarem Licht ähneln. Die Ringe des Huygens-Kraters, das dunkle Vulkangestein von Syrtis Major und das Leuchten des Hellas-Beckens sind auf diesem Bild deutlich zu erkennen. Bild NIRCam mit längerer Wellenlänge (4,3 µm) [abajo a la derecha] Zeigt thermische Emission: Licht, das emittiert wird, wenn ein Planet Wärme verliert. Die Helligkeit des 4,3-Mikron-Lichts hängt von der Temperatur der Oberfläche und der Atmosphäre ab. Der hellste Teil des Planeten ist dort, wo die Sonne fast über uns steht. Weil es normalerweise heiß ist. Die Helligkeit nimmt in Richtung der Polarregionen ab, die weniger Sonnenlicht erhalten, und weniger Licht wird von der kälteren nördlichen Hemisphäre emittiert, die zu dieser Jahreszeit Winter erlebt.

Die Temperatur ist jedoch nicht der einzige Faktor, der die Menge an 4,3-Mikron-Licht beeinflusst, die mit diesem Filter die Hitze erreicht. Wenn das vom Planeten emittierte Licht die Marsatmosphäre passiert, wird ein Teil davon von Kohlendioxid (CO 2 )-Molekülen absorbiert. Hellas-Becken, Mit einer Ausdehnung von über 2.000 Kilometern (1.200 Meilen) ist es die größte gut erhaltene Einschlagstruktur auf dem Mars und erscheint aufgrund dieses Effekts dunkler als seine Umgebung.

Die NIRCam-Kamera des Webb-Weltraumteleskops erfasste die langinfraroten Wellenlängen des Lichts, das vom Mars ausgestrahlt wird, wenn er Wärme verliert (NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team)
Die NIRCam-Kamera des Webb-Weltraumteleskops erfasste die langinfraroten Wellenlängen des Lichts, das vom Mars ausgestrahlt wird, wenn er Wärme verliert (NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO-Team)

„Es ist nicht wirklich ein thermischer Effekt in Hellas“, erklärte der leitende Forscher Geronimo Villanueva. Goddard Space Flight Center Die NASA hat diese Netzbeobachtungen entworfen. „Das Hellas-Becken ist aufgrund seiner geringen Höhe einem hohen atmosphärischen Druck ausgesetzt. Dieser hohe Druck führt zu einer Unterdrückung der thermischen Emission in diesem bestimmten Wellenlängenbereich. [4.1-4.4 micrones] Aufgrund eines Effekts namens Spannungsausdehnung. Es wäre interessant, diese konkurrierenden Effekte in diesen Daten zu entwirren.

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Villanueva und sein Team veröffentlichten das erste Infrarotspektrum des Mars im Internet.Zeigt Webbs Fähigkeit, den Roten Planeten zu erforschen Spektroskopie. Während die Bilder die eingebauten Helligkeitsunterschiede einer großen Anzahl von Wellenlängen von Ort zu Ort auf dem ganzen Planeten zu einem bestimmten Tag und zu einer bestimmten Uhrzeit zeigen, zeigt das Spektrum subtile Helligkeitsunterschiede zwischen Hunderten verschiedener Wellenlängen. hindurch. Astronomen werden Merkmale des Spektrums analysieren, um mehr Informationen über die Oberfläche und Atmosphäre des Planeten zu sammeln.

Dieses Infrarotspektrum wurde erhalten Eine Kombination von Messungen aus sechs Spektroskopiemethoden Hochauflösender Spektrograph Nah-Infrarot Web (NIRSpec). Die vorläufige Analyse des Spektrums zeigt ein reiches Spektrum an Merkmalen, die Informationen über Staub, Eiswolken, welche Arten von Gesteinen auf der Oberfläche des Planeten und die Zusammensetzung der Atmosphäre enthalten. Spektralsignaturen einschließlich tiefer Täler, die als Absorptionsmerkmale von Wasser, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid bezeichnet werden, können vom Netz leicht erkannt werden. Die Forscher analysieren die Spektraldaten aus diesen Beobachtungen und bereiten ein Papier vor, das sie bei einer wissenschaftlichen Zeitschrift zur Prüfung und Veröffentlichung einreichen.

In Zukunft wird das Mars-Team diese bildgebenden und spektroskopischen Daten verwenden, um regionale Unterschiede auf dem Planeten zu untersuchen und Spurengase in der Atmosphäre, einschließlich Methan und Chlorwasserstoff, nachzuweisen. Das Webb-Teleskop ist eine internationale Zusammenarbeit mit der ESA (European Space Agency) und der CSA (Canadian Space Agency).

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