能力强大！詹姆斯·韦伯空间望远镜对火星的首次观测

詹姆斯·韦伯空间望远镜（以下简称韦伯）的观测站位于近一百万英里外的日地拉格朗日点 L2 ，该点提供了可观测火星的视图。 因此，韦伯能够以所需的光谱分辨率捕获图像和光谱，以研究诸如沙尘暴、天气模式、季节变化等短期现象，以及记录在单次观测中发生在火星上一天的不同时间（白天、日落和 夜间）的变化。

挑战

由于距离太近，无论是可见光下还是韦伯设计用来观测的红外线下，这颗红色星球都是夜空中最亮的物体之一。这对天文台提出了特殊的挑战，该天文台是为探测宇宙中最遥远星系的极微弱光线而建造。韦伯的仪器非常敏感，如果没有特殊的观测技术，来自火星的明亮红外光会令人眩目，造成一种被称为“探测器饱和”的现象。天文学家通过使用非常短的曝光时间，只测量到达探测器的部分光线，并应用特殊的数据分析技术，来调整火星的极端亮度。

韦伯的第一张火星图像由近红外相机（ NIRCam ）拍摄，以两种不同的波长或红外光颜色显示了火星东半球的一个区域。

詹姆斯·韦伯空间望远镜对火星的首次观测图

这张图片显示了由美国国家航空航天局和火星轨道器激光高度计（ MOLA ）提供的火星表面参考图（左侧），右侧则是两张韦伯 NIRCam 仪器的视野重叠在一起。

由近红外光谱仪 (NIRSpec) ^[1]捕获的韦伯的第一个火星近红外光谱展示了韦伯用光谱学研究这颗红色星球的能力。

火星的第一个詹姆斯·韦伯空间望远镜红外光谱

虽然火星图像显示了在特定日期和时间在地球上从一个地方到另一个地方的大量波长上整合的亮度差异，但光谱显示了代表整个火星的数百个不同波长之间亮度的细微变化。天文学家将分析光谱的特征，以收集有关地球表面和大气的更多信息。

未来

未来，韦伯将利用这些成像和光谱数据来探索整个星球的区域差异，并寻找大气中的微量物种，包括甲烷和氯化氢。

这些对火星的观测是作为韦伯第 1 周期保证时间观测 (GTO) 太阳系计划^[2]的一部分进行的，该计划由天文学研究大学协会 (AURA) 的海蒂·哈梅尔 (Heidi Hammel) 领导。

欧洲航天局运营着两个火星轨道器，火星快车号（ Mars Express ）^[3]的和 ExoMars 微量气体轨道器^[4]的，它们为这颗红色星球的大气层和表面带来了丰富的洞察力。 此外，欧洲航天局与日本的宇宙航空研究开发机构（ JAXA ）合作执行火星卫星探测器（ MMX ）任务，该任务即将发射到火星的卫星火卫一。

参考文章：

[1]ESA – NIRSpec factsheet

[2]ESA – Selection of the first James Webb Space Telescope General Observer Scientific Programmes

[3]ESA – Mars Express

[4]ESA – ExoMars