James Webb approfondit la température et l’atmosphère de Mars

Hibou Gourou

Bien que le télescope spatial James Webb ait été construit principalement pour observer les galaxies les plus anciennes et les plus éloignées, il peut également être utilisé pour une foule d'autres observations scientifiques, y compris l'observation de cibles ici même dans notre propre système solaire . Webb effectuera une étude majeure de Jupiter et a déjà imagé Neptune . Maintenant, Webb a été utilisé pour obtenir un regard fascinant sur notre voisin planétaire, Mars.

Il est en fait assez difficile pour Webb d'étudier Mars car elle est si proche, et donc très brillante à la fois dans la partie lumière visible du spectre et dans les longueurs d'onde infrarouges auxquelles Webb observe. La luminosité peut sursaturer les détecteurs qui sont conçus pour capter des sources lumineuses très faibles. Mais la caméra NIRCam de Webb a pu capturer la surface martienne, avec deux captures d'images à différentes longueurs d'onde présentées ci-dessous.

Les premières images de Mars de Webb, capturées par son instrument NIRCam.
Premières images de Webb de Mars, capturées par son instrument NIRCam le 5 septembre 2022 [Programme d'observation en temps garanti 1415]. Gauche : Carte de référence de l'hémisphère de Mars observé par la NASA et l'altimètre laser Mars Orbiter (MOLA). En haut à droite : image NIRCam montrant la lumière solaire réfléchie de 2,1 microns (filtre F212), révélant des caractéristiques de surface telles que des cratères et des couches de poussière. En bas à droite : Image NIRCam simultanée montrant une lumière émise d'environ 4,3 microns (filtre F430M) qui révèle les différences de température avec la latitude et l'heure de la journée, ainsi que l'assombrissement du bassin Hellas causé par les effets atmosphériques. La zone jaune vif se situe juste à la limite de saturation du détecteur. Équipe NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO

L'image de longueur d'onde plus courte, montrée en haut, est similaire à une image en lumière visible et montre des caractéristiques comme des cratères et des bassins. L'image à plus grande longueur d'onde, illustrée ci-dessous, montre comment la planète émet de la chaleur. L'endroit le plus lumineux est celui où le soleil est directement au-dessus de la tête, avec des régions plus froides vers les pôles. Le bassin Hellas apparaît également plus sombre, bien que ce ne soit pas à cause des effets de la température mais plutôt à cause des effets de l'altitude et de la pression atmosphérique.

Webb a également pu capturer Mars à l'aide de ses instruments de spectrométrie. Ceux-ci peuvent diviser la lumière en différentes longueurs d'onde pour voir la composition d'un objet – dans ce cas, en regardant la composition de l'atmosphère martienne dans son ensemble. Il y a des indications claires de dioxyde de carbone, d'eau et de monoxyde de carbone, et ce qui est impressionnant à ce sujet, c'est à quel point les données correspondent au modèle de ce que nous savons déjà sur l'atmosphère de Mars. Cela montre à quel point les instruments de Webb sont efficaces pour ce type de travail de spectrométrie – et à quel point Webb a le potentiel d'être efficace lorsqu'il examine les atmosphères d'exoplanètes .

Le premier spectre proche infrarouge de Webb de Mars, capturé par le spectrographe proche infrarouge.
Le premier spectre proche infrarouge de Webb de Mars, capturé par le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) le 5 septembre 2022, dans le cadre du programme d'observation en temps garanti 1415, sur 3 réseaux de fentes (G140H, G235H, G395H). Le spectre est dominé par la lumière solaire réfléchie à des longueurs d'onde inférieures à 3 microns et l'émission thermique à des longueurs d'onde plus longues. Une analyse préliminaire révèle que les creux spectraux apparaissent à des longueurs d'onde spécifiques où la lumière est absorbée par les molécules de l'atmosphère de Mars, en particulier le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et l'eau. D'autres détails révèlent des informations sur la poussière, les nuages ​​et les caractéristiques de surface. En construisant un modèle le mieux adapté du spectre, par exemple, le générateur de spectre planétaire, des abondances de molécules données dans l'atmosphère peuvent être dérivées. Équipe NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO

La recherche utilisant ces données Webb est toujours en cours et n'a pas encore été publiée ou évaluée par des pairs, elle ne doit donc pas être considérée comme définitive. Mais cela montre à quel point un outil Webb peut être polyvalent, avec plus de données Webb sur Mars à venir.