The Mars Express Orbiter, pierwsza misja międzyplanetarna Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), weszła na orbitę wokół Marsa 2 czerwca 2003 r. Od tego czasu sonda mapuje powierzchnię Marsa za pomocą kamery stereoskopowej o wysokiej rozdzielczości (HRSC), instrumentu zbudowanego przez niemieckich Aerospace Center (DLR) z partnerami handlowymi. W ostatni piątek (2 czerwca) w Europejskim Centrum Operacji Kosmicznych ESA (ESOC) w Darmstadt w Niemczech odbyła się uroczystość z okazji 20. rocznicy misji.

Podczas uroczystości transmitowano na żywo serię kolorowych obrazów mozaiki z całego świata Mars Express orbiter na Ziemię. Mozaika jest wynikiem kampanii na dużych wysokościach prowadzonej przez zespół naukowy HRSC i najnowocześniejszego przetwarzania obrazu. Rezultatem jest mozaika niezrównana pod względem szczegółów, rozdzielczości przestrzennej i różnorodności kolorów, która zapewnia cenny wgląd w marsjańskie środowisko. Obejmuje to ujawnienie składu powierzchni, wykazanie, jak kiedyś płynęła tam woda, oraz współczesne zjawiska meteorologiczne.

Przez prawie dwadzieścia lat HRSC mapował prawie całą powierzchnię Marsa w kolorze i trzech wymiarach z niespotykaną rozdzielczością. Jest to możliwe dzięki czterem kanałom kolorów kamery (czerwony, zielony, niebieski i podczerwień) oraz pięciu panchromatycznym kanałom nadirowym, stereofonicznym i fotometrycznym. Kamera obsługiwana przez Instytut Badań Planetarnych DLR miała pierwotnie działać tylko przez jeden marsjański rok (około 687 ziemskich dni). Ale sukces misji skłonił ESA do wielokrotnego przedłużania misji, ostatnio do końca 2026 roku.

Zdjęcia z dużej wysokości zostały zaplanowane i wykonane przez zespół HRSC w Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) — Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki — w Berlinie. Opracowanie modelu kolorów i obróbkę mozaiki wykonał Greg Michael, astrofizyk i radioastronom z Freie Universität Berlin oraz współbadacz HRSC. Artykuł naukowy zespołu HRSC zostanie opublikowany w niedalekiej przyszłości, wraz z georeferencyjnym zestawem danych dostarczonym za pośrednictwem gościnnego magazynu ESA.

Od momentu uruchomienia w styczniu 2004 r. HRSC sfotografował prawie całą planetę w rozdzielczości od 50 do 20 m (164 do 65,6 stóp) na piksel. Normalnie misja sfotografowałaby Marsa z wysokości około 300 km (186 mil), kiedy statek kosmiczny znajduje się najbliżej planety na swojej orbicie. Jednak w przypadku mozaiki wykorzystano 90 pojedynczych zdjęć wykonanych z wysokości od 4000 do 10 000 km (2485,5 do 6215 mil), obejmujących obszar o średnicy około 2500 km (1550 mil) i rozdzielczości przestrzennej 2 km (1,2 mil) na piksel. Wiele obszarów mozaiki pojawia się w najwyższej możliwej rozdzielczości instrumentu wynoszącej 12,5 m na piksel.

Kolejną imponującą cechą jest poziom kolorów rejestrowanych na obrazach. Zwykle bardzo trudno jest zrobić zdjęcia Marsa, które dokładnie oddają kolor jego powierzchni, ze względu na ciągle zmieniającą się przezroczystość jego atmosfery. Jest to spowodowane różnymi stopniami pyłu w atmosferze, co powoduje rozpraszanie i odbijanie światła, co prowadzi do przesunięć kolorów między obrazami. Aby stłumić ten efekt, agencje kosmiczne często stosują przetwarzanie obrazu, które powoduje zmniejszenie różnic kolorów na większych odległościach.

Tym razem nowa kampania obserwacyjna na dużych wysokościach została wykorzystana do skonstruowania globalnego modelu kolorów, którego zespół HRSC użył do odniesienia kolorów do każdego obrazu w mozaice. Pozwoliło to na dalekie wahania kolorów i zaowocowało zdjęciem Marsa o poziomie różnorodności kolorów, jakiego nigdy wcześniej nie widziano. Wariacje kolorystyczne ujawniają również informacje o jego składzie, który obejmuje dużą ilość utlenionego żelaza w regolicie powierzchniowym. To właśnie przyniosło Marsowi przydomek „Czerwonej Planety”, ale obserwacje wykazały również, że ma ciemne obszary, które wydają się niebieskie, szare i czarne.

Regiony te odpowiadają piaskom wulkanicznym, które utworzyły duże, ciemne warstwy piasku obserwowane przez astronomów od wieków. Piaski te były głównie spiętrzane przez wiatr, tworząc pola wydm barchanowych, które składają się z niezwietrzałych minerałów bazaltowych (podobnie jak piaski wulkaniczne i wydmy nawiewane przez wiatr na Ziemi). Istnieją również płaty lżejszych piasków wulkanicznych, które z czasem zostały zwietrzałe przez wodę, która kiedyś płynęła po powierzchni Marsa (ok. 3 do 2 miliardów lat temu). Zostało to zbadane przez Ciekawość I Wytrwałość łazików w postaci złóż gliny w kraterach Gale i Jezero (odpowiednio).

Gliny i minerały siarczanowe, dwa najczęściej spotykane minerały na Marsie, są stosunkowo łatwe do zauważenia na kolorowych, złożonych obrazach, ponieważ są szczególnie jasne. Na przykład duże złoża siarczanu wapnia (gipsu) i siarczanu magnezu (kizerytu) można zobaczyć w systemie kanionów Valles Marineris wzdłuż równika (patrz poniżej). Minerały te są pokryte cienką warstwą ciemniejszego piasku, ale są widoczne dzięki zmianom kolorów ujawnionym przez HRSC. Gliny i siarczany na powierzchni są jednym z wielu dowodów potwierdzających wodnistą przeszłość planety.

Głębiny Valles Marineris są pokryte zjawiskami atmosferycznymi, takimi jak słabe chmury wskazane przez jasną białą plamę na dole, po lewej stronie. W Valles Marineris występuje również warstwa zamglonej mgły, która zwykle tworzy się w kanionie w określonych porach dnia i roku. Podobne warstwy mgły zaobserwowano w zagłębieniach i innych nisko położonych obszarach, takich jak Argyre i Hellas Basin na południowych wyżynach, oraz na obszarach pokrytych kraterami na Nizinach Północnych (takich jak Isidis i Utopia Basin).

Sukces HRSC był głównym czynnikiem w decyzji o przedłużeniu misji Mars Express, która działała wokół Marsa przez 19 lat, pięć miesięcy i 12 dni (od momentu publikacji tego artykułu). Na dzień 19 października 2023 r. misja wykona 25 000 eliptycznych orbit Marsa, co czyni ją drugim najdłuższym nieprzerwanie aktywnym statkiem kosmicznym, za sondą NASA. Odyseja marsjańska 2001 — również nadal aktywny wokół Czerwonej Planety.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany na Wszechświat dzisiaj przez Matta Williamsa. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.