Il pianeta rosso è stato scrutato per la prima volta dal potente sguardo all’infrarosso del James Webb, lo scorso 5 settembre. Il telescopio spaziale più potente mai realizzato, nato dalla collaborazione Nasa, Esa e Csa, ha dovuto superare una vera sfida per catturare le prime immagini e rilevare i primi spettri di Marte, data la sua vicinanza al pianeta rispetto agli angoli dell’universo osservati finora dal telescopio.

Questa prossimità rende, infatti, Marte uno degli oggetti più luminosi del cielo notturno, sia nella luce visibile sia in quella infrarossa attraverso cui osserva Webb. Costruito per rilevare la luce estremamente debole delle galassie più lontane del cosmo, il successore di Hubble ha dovuto, quindi, superare una prova tecnica per nulla semplice per osservare Marte. La luce infrarossa proveniente dal pianeta risulta, infatti, accecante per la sensibilità degli strumenti scientifici del Webb.

Un ostacolo risolto dagli astronomi sfruttando esposizioni molto brevi, dunque osservazioni lampo, e misurando solo una parte della luce rilevata.

Immagine sopra e in evidenza: le prime immagini di Marte acquisite dallo strumento NirCam di Webb il 5 settembre 2022.(Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, Mars Jwst/Gto team). Nel riquadro a sinistra: mappa di riferimento dell’emisfero di Marte osservato dalla Nasa e dal Mars Orbiter Laser Altimeter (Mola). Nel riquadro alto a destra: Immagine NirCam a 2,1 micron; nel riquadro in basso a destra: immagine NirCam a ~4,3 micron

Lo strumento NirCam, a bordo di Webb, mostra la regione nell’emisfero orientale di Marte, indagata a due diverse lunghezze d’onda. L’immagine ottenuta a 2,1 micron è dominata dalla luce solare riflessa dal pianeta. Essa rivela alcuni dettagli peculiari della superficie marziana: gli anelli del cratere Huygens, la roccia vulcanica scura di Syrtis Major e, infine, la luminosità di Hellas Planitia, ossia il più grande bacino da impatto ben conservato su Marte, con un’estensione di oltre 2.000 chilometri.

L’immagine ottenuta da NirCam a 4,3 micron mostra, invece, l’emissione termica, ossia la luce emessa dal pianeta quando perde calore: una luminosità legata, quindi, alla temperatura della superficie e dell’atmosfera.
A questa lunghezza d’onda, la parte più calda, dunque più luminosa, di Marte risulta il punto subsolare, ossia dove i raggi del sole colpiscono il pianeta esattamente perpendicolarmente alla sua superficie; mentre la parte più fredda si riscontra nelle regioni polari, specialmente nell’emisfero settentrionale che in questo periodo dell’anno sta vivendo l’inverno marziano.
Sotto lo sguardo di NirCam a 4,3 micron il bacino Hellas appare più scuro rispetto all’ambiente circostante.

«Il bacino di Hellas si trova a un’altitudine più bassa e quindi ha una pressione atmosferica più elevata – afferma Geronimo Villanueva del Goddard Space Flight Center della NASA, che ha progettato queste osservazioni marziane per Webb – Questa maggiore pressione porta a una soppressione dell’emissione termica in questo particolare intervallo di lunghezze d’onda [4,1-4,4 micron] a causa di un effetto chiamato allargamento della pressione. Sarà molto interessante distinguere questi effetti concorrenti in questi dati».

La ricerca vuole dimostrare la capacità di Webb di studiare il pianeta attraverso la spettroscopia, indagando come varia la luminosità delle diverse lunghezze d’onda emesse da Marte. Il primo spettro nel vicino infrarosso del pianeta è stato ottenuto da Villanueva combinando le misure ad alta risoluzione dello spettrografo NirSpec di Webb.
L’analisi preliminare dello spettro rileva informazioni sulla polvere, sulle nubi ghiacciate, sul tipo di rocce presenti sulla superficie del pianeta e sulla composizione dell’atmosfera.

Ancora in fase di revisione prima della pubblicazione, i risultati della ricerca verranno utilizzati dai ricercatori per scovare le tracce di gas nell’atmosfera marziana, tra cui metano e cloruro di idrogeno.

Immagine sotto a destra: il primo spettro di Marte nel vicino infrarosso acquisito dalla spettrografo NirSpec di Webb il 5 settembre 2022. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, Mars Jwst/Gto team