Космический телескоп Джеймса Уэбба раскроет секреты Красной планеты

Планета Марс занимает внимание людей уже более века. Сегодня это холодный пустынный мир с атмосферой углекислого газа, в 100 раз тоньше, чем у Земли. Но данные свидетельствуют о том, что в ранней истории нашей солнечной системы на Марсе были водные моря и океаны. Космический телескоп Джеймса Уэбба изучит Марс, чтобы узнать больше о переходе планеты от влажного до сухого состояния, и что это значит о в его прошлой и возможной нынешней обитаемости.

Марс будет наблюдаться телескопом в рамках проекта гарантированного времени наблюдения (GTO) под руководством Хайди Хаммеля, планетарного астронома и исполнительного вице-президента Ассоциации университетов исследований в астрономии (AURA) в Вашингтоне, округ Колумбия.

Программа GTO обеспечивает возможность использовать телескоп тех ученых, которые работали с НАСА для создания научных возможностей Уэбба на протяжении всего его создания. Хаммель был выбран НАСА в качестве междисциплинарного учёного JWST в 2003 году. Марс будет доступен для телескопа с май по сентябрь 2020 года в течение первого года его работы, известного как цикл 1.

«Webb сделает чрезвычайно интересные измерения химии атмосферы Марса», — отметил Хаммел. «И самое главное, эти данные Марса будут немедленно доступны научному сообществу, чтобы они могли планировать еще более подробные наблюдения Марса с помощью телескопа в будущих циклах».

«Мы все с нетерпением ждем информации Уэбба о Марсе. Я просто знаю, что данные будут фантастическими, с потенциалом для непосредственных научных открытий», — сказал Джим Грин, директор NASA по планетарной науке.

Преимущества и проблемы 

Марс посетили больше миссий, чем любую другую планету в нашей солнечной системе. В настоящее время на его орбите находятся шесть активных космических аппаратов, в то время как два ровера изучают его поверхность. Телескоп Джеймс Уэбб предлагает несколько возможностей, которые дополняют эти задачи.

Одним из ключевых активов является способность телескопа мгновенно делать снимок всего диска Марса. Напротив, орбитальным станциям требуется время для создания полной карты и, следовательно, карты зависят от повседневной изменчивости, в то время как роверы могут измерять только одно конкретное местоположение. Уэбб также обладает отличным спектральным разрешением (способность измерять небольшие различия в длинах волн света) и отсутствием интерферирующей атмосферы, которая усложняет измерения с Земли.

Тем не менее, наблюдать за Марсом с Уэббом будет непросто. «Телескоп предназначен для обнаружения очень слабых и отдаленных целей, но Марс яркий и близкий», — сказал Джеронимо Вильянуэва из Центра космических полетов «Годдард» НАСА. Марс возглавил проект GTO. В результате наблюдения будут тщательно разработаны, чтобы эффективно задействовать инструменты телескопа.

«Очень важно, что наблюдения Марса также будут проверять возможности Уэбба в отслеживании движущихся объектов по небу, что имеет ключевое значение при исследовании нашей солнечной системы», — сказала Стефани Милам в Центре космических полетов «Годдард», которая координирует программу наблюдения солнечной системы.

Вода и метан

Большая часть воды, которую когда-то содержал Марс, исчезла со временем из-за ультрафиолетового света от Солнца, разрушающего молекулы воды. Исследователи могут оценить, сколько воды исчезло, измеряя обилие двух слегка разных форм воды в атмосфере Марса — нормальную воду (H2O) и тяжелую воду (HDO), в которой один атом водорода замещен естественным дейтерием. Предпочтительный выход более легкого водорода с течением времени привел бы к перекошенному отношению H2O к HDO на Марсе, указывая, сколько воды вышло в космос. Телескоп Джеймс Уэбб сможет измерять это соотношение в разное время, в разное время года и в разных местах.

«С Webb мы можем получить реальное и точное измерение отношения H2O к HDO на Марсе, что позволит нам определить, сколько воды было действительно потеряно. Мы также можем определить, как вода обменивается между полярным льдом, атмосферой и почвой», — объяснил Вильянуэва.

Хотя большая часть воды на Марсе заперта во льду, остается вероятность, что в подземных водоносных горизонтах может существовать какая-то жидкая вода. Эти потенциальные резервуары могут даже содержать жизнь. Эта интригующая идея получила импульс в 2003 году, когда астрономы обнаружили метан в атмосфере Марса. Метан может быть образован бактериями, хотя он может также исходить из геологических процессов. Данные Webb могут дать новые сведения о происхождении этих метановых плюмов.

Космический телескоп Джеймса Уэбба является первой в мире инфракрасной космической обсерваторией следующего десятилетия. Телескоп будет решать загадки нашей солнечной системы, смотреть за пределы далеких миров вокруг других звезд и исследовать таинственные структуры и происхождение нашей вселенной и наше место в ней.