詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將揭示紅色星球的秘密

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】火星已經讓科學家們著迷了一個多世紀。今天它是一個寒冷的沙漠世界，二氧化碳的大氣比地球稀薄100倍。但有證據表明，、在我們太陽系的早期歷史中，火星上有海洋的水。美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將研究火星，以了解地球從濕到乾的轉變，以及這意味著它的過去和現在的可居住性。火星將目標作為擔保的一部分時間觀察(GTO)項目由海蒂哈梅爾，一個行星天文學家和執行副總裁大學天文研究協會(光環)在華盛頓特區的GTO程序提供了專門的時間與美國國家航空航天局的科學家們工藝韋伯在其發展的科學能力。

哈勃拍攝了這張照片，火星距離地球5000萬英里，這是它在2016年的最後一次反對。這張照片顯示的細節只有20到30英里寬。圖片版權：NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Bell (ASU), and M. Wolff (Space Science Institute)

哈梅爾於2003年被美國宇航局選為JWST的跨學科科學家。從5月到9月韋布將在其運營的第一年(即第1周期)中看到火星。韋伯將在火星大氣中返回極其有趣的化學測量。最重要的是這些火星數據將立即得到行星委員的支持，使他們能夠在未來的周期中與韋伯計劃更詳細的火星觀測。NASA行星科學部主任Jim Green說：我們都期待著韋伯對火星的觀察。我只知道它將會是非常棒的，有立即科學發現的潛力，NASA總部位於華盛頓特區。

韋伯的優勢和挑戰

在我們的太陽系中，火星的探測任務比任何其他行星都要多。它目前被6個活躍的航天器環繞，而兩個探測器在其表面滾動。Webb提供了一些能力來補充這些近距離的任務。一項重要的資產是韋伯能夠同時捕捉整個火星盤的能力。相比之下，軌道飛行器需要時間來繪製一張完整的地圖，因此它會受到日常變化的影響，而漫遊者只能測量一個位置。韋伯還受益於出色的光譜解析度(測量光波長的微小差異的能力)，以及缺乏干擾地面測量地球測量的大氣干擾。

也就是說與韋伯一起觀測火星並不容易。美國宇航局戈達德太空飛行中心的傑莫西·維蘭紐瓦說:「韋伯設計的目標是能夠探測到極其微弱和遙遠的目標，但火星是明亮的和接近的。因此這些觀測結果將被精心設計，以避免將韋布的精密儀器與光線結合在一起。非常重要的是，對火星的觀測也將測試韋布追蹤天空中移動物體的能力，這在我們研究太陽系時是非常重要的，」美國宇航局戈達德太空飛行中心的Stefanie Milam說，他正在與韋伯協調太陽系的計劃。

火星上的大部分水都是由於太陽紫外線分解水分子而導致的。研究人員可以通過測量火星大氣中兩種稍微不同的水的含量——正常的水(H2O)和重水(HDO)來估算水的消失量，其中一個氫原子被自然發生的氘取代。隨著時間的推移，較輕的氫的優先逃逸將導致H2O在火星上的傾斜比例，這表明有多少水已經泄漏到太空中。韋伯將能夠在不同的時間，季節和地點測量這個比率。通過韋伯，可以得到一個真實和準確的測量H2O在火星上的比例，可以確定到底有多少水真正丟失了。還可以確定極地冰、大氣和土壤之間的水是如何交換的。

雖然火星上的大部分水都被凍結在冰中，但可能存在一些液態水存在於地下蓄水層。這些潛在的蓄水池甚至可以承載生命。這個有趣的想法在2003年得到了提振，當時天文學家在火星大氣中發現了甲烷。甲烷可能是由細菌產生的，儘管它也可能來自地質過程。韋伯的數據可以為這些甲烷羽流的起源提供新的線索。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是未來十年世界上最重要的紅外空間天文台。韋伯將解開我們太陽系的奧秘，從遙遠的宇宙中尋找其他恆星，探索宇宙的神秘結構和起源，以及我們在宇宙中的位置。韋伯是由美國國家航空航天局(NASA)和其合作夥伴歐洲空間局(ESA)和加拿大太空總署(CSA)牽頭的一個國際項目。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：美國航天局戈達德太空飛行中心

編譯：中子星

審校：博科園

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傳播：博科園

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