Marte sotto gli occhi di James Webb
Sono giunte le prime immagini di Marte catturate dal telescopio spaziale James Webb. Il potente sguardo del nuovo telescopio mostra una regione dell’emisfero orientale del pianeta rosso a due diverse lunghezze d’onda, o colori della luce infrarossa. Si tratta di una vera e propria mappa di riferimento della superficie in cui si notano differenze di luminosità integrate su un gran numero di lunghezze d’onda da un luogo all’altro del pianeta. Spetta ora agli astronomi analizzare le caratteristiche dello spettro per raccogliere ulteriori informazioni sulla superficie e l’atmosfera del pianeta.
Marte, un primo obiettivo per Webb
Risultando ben evidente sia nella luce visibile sia in luce infrarossa, il pianeta rosso rappresenta uno dei bersagli per il potente telescopio Webb. Quest’ultimo infatti possiede degli strumenti talmente sensibili che, senza speciali tecniche di osservazione, la luce infrarossa di Marte è accecante! La soluzione che è stata adottata in questo periodo di osservazione del pianeta è stata quella di utilizzare esposizioni molto brevi. In questo moto è stato possibile misurare solo una parte della luce che colpisce i rilevatori a bordo del telescopio. In seguito è possibile applicare delle speciali tecniche per analizzare i dati.
Cosa ci mostrano le immagini di Webb
Dalle prime immagini prime catturate dalla Near-Infrared Camera (NIRCam), si osserva la regione dell’emisfero orientale di Marte a due diverse lunghezze d’onda, o colori della luce infrarossa. L’immagine in alto a destra mostra una luce riflessa da 2,1 micron ed è capace di rilevare le caratteristiche della superficie marziana come crateri e strati di polvere. Nell’immagine luminosa in basso viene invece mostrata la luce emessa da circa 4,3 micron. L’area di giallo brillante ne indica il limite di saturazione del rilevatore. Si osserva inoltre la variazione di temperatura con la l’atitudine e l’ora del giorno. Poco più in basso l’oscuramento indica la presenza del bacino Hellas causato da effetti atmosferici.
Marte e l’emissione termica
La luce emessa dal pianeta si rileva sottoforma di perdita di calore grazie a NIRCam. La luminosità della luce di 4,3 micron è correlata alla temperatura della superficie e dell’atmosfera. La diminuzione di luminosità si nota spostandoci verso le regioni polari in quanto ricevono meno luce solare. Minor luce viene emessa quindi dall’emisfero settentrionale più freddo mentre le regioni più calde sono le più luminose.
L’atmosfera di Marte e il particolare bacino Hellas
Il telescopio spaziale James Webb dimostra anche la presenza dell’atmosfera di Marte e come questa influisce nell’assorbimento della luce: il bacino Hellas ne è la prova. Quando la luce emessa dal pianeta passa attraverso l’atmosfera di Marte, le molecole di CO2 in atmosfera ne assorbono una porzione. Il secondo maggior cratere su Marte, Hellas, si trova ad un’altitudine inferiore e perciò sperimenta una pressione dell’aria più elevata. Un surplus di pressione porta poi ad una maggiore emissione termica nel particolare intervallo di lunghezze d’onda tra i 4,1-4,4 micron.
Lo spettro e l’analisi preliminare
Il primo spettro di Marte nel vicino infrarosso di Webb, catturato dal Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) il 5 settembre 2022 è dominato dalla luce solare riflessa a lunghezze d’onda inferiori a 3 micron e dall’emissione termica a lunghezze d’onda maggiori. L’analisi preliminare mostra che i cali spettrali compaiono a lunghezze d’onda specifiche dove la luce viene assorbita dalle molecole nell’atmosfera di Marte, in particolare anidride carbonica, monossido di carbonio e acqua. Costruendo un modello più adatto dello spettro, utilizzando, ad esempio, il generatore di spettro planetario, è possibile derivare l’abbondanza di determinate molecole nell’atmosfera.
Le caratteristiche spettrali
Lo spettro infrarosso si ottiene combinando le misurazioni di tutte e sei le modalità di spettroscopia ad alta risoluzione dello spettrografo nel vicino infrarosso di Webb (NIRSpec). Lo spettro mostra le sottili variazioni di luminosità tra centinaia di diverse lunghezze d’onda rappresentative del pianeta nel suo insieme. L’analisi preliminare dello spettro mostra un ricco insieme di caratteristiche spettrali che contengono informazioni su polvere, nuvole ghiacciate, quali rocce si trovano sulla superficie del pianeta e la composizione dell’atmosfera.Le firme spettrali, comprese le valli profonde note come caratteristiche di assorbimento, di acqua, anidride carbonica e monossido di carbonio saranno ora facilmente rilevabili con Webb.
Cos’altro attendiamo da Webb
Webb potrà acquisire immagini e spettri con la risoluzione spettrale necessaria per studiare fenomeni a breve termine come tempeste di polvere, modelli meteorologici. Questo lo potrà fare in una singola osservazione, processi che si verificano in momenti diversi di un giorno marziano. In futuro, il team di Marte utilizzerà questi dati per esplorare le differenze regionali in tutto il pianeta e per cercare gas in tracce nell’atmosfera, inclusi metano e acido cloridrico.
