Mars fascynuje naukowców od ponad 100 lat. Dzisiaj to mroźny, pustynny świat z atmosferą dwutlenku węgla 100 razy rzadszą niż ziemska (ciśnienie na powierzchni Marsa to średnio 8 hPa). Jednak dowody wskazują, że na wczesnych etapach historii Układu Słonecznego, na Marsie było tyle wody co w jednym z ziemskich oceanów. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie badał Marsa starając się dowiedzieć więcej o zamianie wilgotnego Marsa w suchy jaki znamy dzisiaj, oraz o tym co to mówi o jego przeszłej i obecnej możliwości utrzymywania życia.
Mars będzie celem obserwacji w ramach projektu Guaranteed Time Observation (GTO) realizowanego przez Heidi Hammel, planetolożkę i wiceprezydent Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) w Waszyngtonie. Program GTO zapewnia czas obserwacyjny na teleskopie JWST dla naukowców, którzy pracowali z NASA podczas projektowania teleskopu. Hammel pracowała z NASA nad JWST od 2003 roku. Mars będzie dostępny dla obserwacji za pomocą Webba od maja do września 2020 roku w trakcie jego pierwszego roku działania, tzw. Cyklu 1.
„Webb umożliwi nam wykonanie niezwykle ciekawych pomiarów chemii atmosfery marsjańskiej” mówi Hammel. „I co istotne, dane te będą natychmiast dostępne dla całej społeczności planetologów, którzy na ich podstawie będą mogli zaplanować jeszcze bardziej szczegółowe obserwacje Marsa w kolejnych cyklach obserwacyjnych”.
„Nie możemy się doczekać obserwacji Marsa za pomocą Webba. Jestem przekonany, że będą one fantastyczne i że jest tu potencjał na natychmiastowe odkrycia naukowe” mówi Jim Green, dyrektor NASA Planetary Science Division w Waszyngtonie.
Marsa badało więcej misji kosmicznych niż jakąkolwiek inna planetę. Aktualnie orbicie znajduje się sześć aktywnych satelitów, podczas gdy na powierzchni pracują dwa łaziki. Webb oferuje możliwość wykonywania obserwacji, które uzupełnią dane z tych misji.
Jedną z kluczowych zalet Webba będzie możliwość sfotografowania całego dysku Marsa na raz. Sondy potrzebują więcej czasu, aby stworzyć całą mapę i tym samym różne fragmenty powierzchni Marsa fotografowane są w różnych momentach, przez co nie są w stanie badać dziennej zmienności. Łaziki z kolei badają jedynie swoje bezpośrednie otoczenie. Webb pozwoli także wykorzystać swoją rewelacyjną rozdzielczość widmową oraz nie będzie miał problemu z przeszkadzającą atmosferą ziemską, która jest zmorą wszystkich obserwacji prowadzonych z powierzchni Ziemi.
Niemniej jednak, obserwowanie Marsa za pomocą Webba nie będzie łatwe. „Webb został zaprojektowany tak, aby mógł wykrywać niezwykle słabe i bardzo odległe obiekty, w porównaniu do których Mars jest jasny i bardzo blisko” mówi Geronimo Villanueva z NASA Goddard Space Flight Center. Dlatego też konieczne będzie szczegółowe zaplanowanie obserwacji tak, aby uniknąć zalania delikatnych instrumentów Webba zbyt dużą ilością światła odbitego od Marsa.
„Co równie istotne, obserwacje Marsa pozwolą także przetestować zdolności Webba w zakresie śledzenia obiektów poruszających się po niebie, co jest kluczową zdolnością podczas badań naszego Układu Słonecznego” mówi Stefanie Milam z NASA Goddard Space Flight Center.
[AdSense-A]
Większość wody, która kiedyś była na Marsie została wywiana z Marsa przez promieniowanie ultrafioletowe, które rozbija cząsteczki wody. Badacze mogą oszacować jak dużo wody Mars utracił mierząc obfitość dwóch różnych form wody w marsjańskiej atmosferze – normalnej wody (H2O) oraz ciężkiej wody (HDO), w której zamiast jednego atomu wodoru znajduje się naturalnie występujący deuter. Selektywna ucieczka lżejszego wodoru z czasem doprowadziłaby do wypaczonego stosunku H2O do HDO na Marsie, co mogłoby wskazywać ile wody uciekło w przestrzeń kosmiczną. Webb będzie w stanie badać ten stosunek o różnych czasach, w różnych porach roku i w różnych rejonach Marsa.
„Za pomocą Webba możemy wykonać rzeczywiste i dokładne pomiary stosunku H2O do HDO na Marsie, co pozwoli nam określić ile wody tak naprawdę uciekło z Marsa. Możemy także zbadać cykl wymiany wody między czapą polarną, atmosferą a glebą” dodaje Villanueva.
Choć większość wody na Marsie związana jest w lodzie, istnieje możliwość, że trochę wody w stanie ciekłym może istnieć pod powierzchnią. Te potencjalne zbiorniki wody mogą nawet nadal utrzymywać życie. Ta intrygująca możliwość została wzmocniona w 2003 roku kiedy astronomowie odkryli metan w atmosferze Marsa. Metan może być wytwarzany przez bakterię, aczkolwiek może mieć także źródło w procesach geologicznych. Dane z Webba mogą dostarczyć nowych wskazówek dotyczących pochodzenia tych obłoków metanu.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie najważniejszym teleskopem kosmicznym obserwującym w podczerwieni przez najbliższe lata. Webb pozwoli nam rozwiązać wiele zagadek Układu Słonecznego, spojrzy na odległe planety krążące wokół innych gwiazd i będzie badał tajemniczą strukturę i pochodzenie naszego Wszechświata i naszego miejsca w nim.
Źródło: NASA