El pasado 5 de septiembre, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA capturó sus primeras imágenes y espectros de Marte. El telescopio, fruto de una colaboración internacional con la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense), brinda una perspectiva única (gracias su sensibilidad infrarroja) de nuestro planeta vecino, complementando los datos recopilados por orbitadores, rovers y otros telescopios.
La ubicación del Webb, a casi un 1,5 millones de kilómetros de distancia, en el
punto 2 de Lagrange (L2), permite una vista del disco observable de Marte (la parte del lado iluminado por el sol que mira hacia el telescopio). Por ello, el Webb puede capturar imágenes y espectros con la resolución espectral necesaria para estudiar fenómenos a corto plazo como tormentas de polvo, patrones climáticos, cambios estacionales y, en una sola observación, procesos que ocurren en diferentes momentos (durante el día, la puesta del sol y la noche) de un día marciano.
Debido a su cercanía, el Planeta Rojo es uno de los objetos más brillantes en el cielo nocturno en términos de luz visible (la que los ojos humanos pueden captar) y en luz infrarroja que el Webb está diseñado para detectar. Esto plantea desafíos especiales para el observatorio, que fue construido para detectar la luz extremadamente tenue de las galaxias más distantes del universo. Los instrumentos del Webb son tan sensibles que, sin técnicas especiales de observación, la brillante luz infrarroja de Marte sería cegadora y provocaría un fenómeno conocido como “saturación del detector”. Los astrónomos se adaptaron al brillo extremo de Marte utilizando exposiciones muy cortas, midiendo solo parte de la luz que incidía en los detectores y aplicando técnicas especiales de análisis de datos.
La imagen de longitud de onda más corta (2,1 micrones) del NIRCam (arriba a la derecha) está dominada por la luz solar reflejada y, por lo tanto, revela detalles de la superficie similares a los que aparecen en las imágenes de luz visible (izquierda). Los anillos del cráter Huygens, la roca volcánica oscura de Syrtis Major y el brillo en la cuenca Hellas, son evidentes en esta imagen.
La imagen (abajo a la derecha) del instrumento NIRCam de longitud de onda más larga (4,3 micras) muestra la emisión térmica: la luz emitida por el planeta a medida que pierde calor. El brillo de la luz de 4,3 micras está relacionado con la temperatura de la superficie y la atmósfera. La región más brillante del planeta es donde el Sol está casi arriba, porque generalmente es más cálida. El brillo disminuye hacia las regiones polares, que reciben menos luz solar, y se emite menos luz desde el hemisferio norte, más frío, que experimenta el invierno en esta época del año.
Sin embargo, la temperatura no es el único factor que afecta la cantidad de luz de 4,3 micrones que llega al Webb con este filtro. A medida que la luz emitida por el planeta atraviesa la atmósfera de Marte, parte es absorbida por moléculas de dióxido de carbono (CO2). La cuenca Hellas, que es la estructura de impacto bien conservada más grande de Marte, con una extensión de más de 2.000 kilómetros, parece más oscura que los alrededores debido a este efecto.
“Esto en realidad no es un efecto térmico en Hellas”, explicó el investigador principal, Geronimo Villanueva del
Goddard Space Flight Center de la NASA, quien diseñó estas observaciones del Webb. “La cuenca de Hellas tiene una altitud más baja y, por lo tanto, experimenta una presión de aire más alta. Esa presión más alta conduce a una supresión de la emisión térmica en este rango de longitud de onda concreto (4.1-4.4 micrones) debido a un efecto llamado ampliación de presión. Será muy interesante separar estos efectos competitivos en los datos”.
Villanueva y su equipo también han publicado el primer espectro infrarrojo cercano de Marte del Webb, lo que demuestra el poder del Webb para estudiar el planeta rojo con
espectroscopía.
Mientras que las imágenes muestran diferencias en el brillo integradas en una gran cantidad de longitudes de onda de un lugar a otro en todo el planeta, en un día y hora en particular, el espectro muestra las variaciones sutiles en el brillo entre cientos de longitudes de onda diferentes representativas del planeta como un todo. Los astrónomos analizarán las características del espectro para recopilar más información sobre la superficie y la atmósfera del planeta.
Este espectro infrarrojo se obtuvo mediante la combinación de mediciones de los seis modos de espectroscopia de alta resolución del
espectrógrafo de infrarrojo cercano del Webb (NIRSpec). El análisis preliminar del espectro muestra un rico conjunto de características espectrales que contienen información sobre el polvo, las nubes heladas, el tipo de rocas presentes en la superficie del planeta y la composición de la atmósfera. Las firmas espectrales del agua, del dióxido de carbono y del monóxido de carbono se detectan fácilmente con el Webb. Los investigadores han estado analizando los datos espectrales de estas observaciones y están preparando un artículo que enviarán a una revista científica para su revisión y publicación.
En el futuro, el equipo de investigadores de Marte utilizará estos datos espectroscópicos y de imágenes para explorar las diferencias regionales en todo el planeta y buscar trazas de gases en la atmósfera, incluidos el metano y el cloruro de hidrógeno.
(FIN) NASA /MPM
Publicado: 20/9/2022