Planeten Mars har fascinerat forskare i över ett sekel. I dag, det är en kylig ökenvärld med en koldioxidatmosfär som är 100 gånger tunnare än jordens. Men bevis tyder på att i vårt solsystems tidiga historia, Mars hade vatten till ett värde av ett hav. NASA:s rymdteleskop James Webb kommer att studera Mars för att lära sig mer om planetens övergång från vått till torrt, och vad det betyder om dess tidigare och nuvarande beboelighet.

Mars kommer att bli måltavla som en del av ett Guaranteed Time Observation-projekt (GTO) som leds av Heidi Hammel, en planetarisk astronom och vice ordförande för Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) i Washington, D.C. GTO-programmet ger dedikerad tid åt forskarna som har arbetat med NASA för att skapa de vetenskapliga förmågorna hos Webb under hela dess utveckling. Hammel valdes av NASA som JWST Interdisciplinary Scientist 2003. Mars kommer att vara synlig för Webb från maj till september 2020 under dess första verksamhetsår, känd som cykel 1.

"Webb kommer att returnera extremt intressanta mätningar av kemi i Mars atmosfär, " noterade Hammel. "Och viktigast av allt, dessa Marsdata kommer att vara omedelbart tillgängliga för planetsamhället för att göra det möjligt för dem att planera ännu mer detaljerade Marsobservationer med Webb i framtida cykler."

"Vi ser alla fram emot Webbs observationer av Mars. Jag vet bara att de kommer att bli fantastiska, med potential för omedelbara vetenskapliga upptäckter, sa Jim Green, direktör för NASA:s Planetary Science Division, NASAs högkvarter, Washington, D.C.

Webbs fördelar och utmaningar

Mars har besökts av fler uppdrag än någon annan planet i vårt solsystem. Den kretsar för närvarande av sex aktiva rymdfarkoster, medan två rovers rullar över dess yta. Webb erbjuder flera funktioner som kompletterar dessa närliggande uppdrag.

En viktig tillgång är Webbs förmåga att ta en ögonblicksbild av hela Mars skiva på en gång. Orbiters, i kontrast, tar tid att göra en fullständig karta och kan därför påverkas av variationer från dag till dag, medan rovers bara kan mäta en plats. Webb drar också nytta av utmärkt spektral upplösning (förmågan att mäta små skillnader i ljusets våglängder) och en brist på störande atmosfär som plågar markbaserade mätningar från jorden.

Som sagt, att observera Mars med Webb kommer inte att bli lätt. "Webb är designad för att kunna upptäcka extremt svaga och avlägsna mål, men Mars är ljus och nära, " sa Geronimo Villanueva från NASA:s Goddard Space Flight Center, Mars leder GTO-projektet. Som ett resultat, observationerna kommer att vara noggrant utformade för att undvika att översvämma Webbs känsliga instrument med ljus.

"Väldigt viktigt, Observationer av Mars kommer också att testa Webbs förmåga att spåra rörliga föremål över himlen, vilket är av avgörande betydelse när vi undersöker vårt solsystem, " sa Stefanie Milam vid NASA:s Goddard Space Flight Center, Grönt bälte, Md som koordinerar solsystemprogrammet med Webb.

Vatten och metan

Mycket av vattnet som Mars en gång höll förlorade med tiden på grund av att ultraviolett ljus från solen bröt isär vattenmolekyler. Forskare kan uppskatta hur mycket vatten som försvann genom att mäta förekomsten av två lite olika former av vatten i Mars atmosfär - normalt vatten (H2O) och tungt vatten (HDO), där en väteatom är ersatt av naturligt förekommande deuterium. Det föredragna utsläppet av lättare väte med tiden skulle då leda till ett skevt förhållande mellan H2O och HDO på Mars, indikerar hur mycket vatten som har flytt ut i rymden. Webb kommer att kunna mäta detta förhållande vid olika tidpunkter, årstider och platser.

"Med Webb, vi kan få en verklig och exakt mätning av förhållandet mellan H2O och HDO över Mars, så att vi kan avgöra hur mycket vatten som verkligen gick förlorat. Vi kan också bestämma hur vatten utbyts mellan polaris, atmosfären, och jorden, " förklarade Villanueva.

Även om det mesta av vattnet på Mars är inlåst i is, möjligheten kvarstår att en del flytande vatten kan finnas i underjordiska akviferer. Dessa potentiella reservoarer kan till och med vara värd för liv. Denna spännande idé fick ett uppsving 2003, när astronomer upptäckte metan i Mars atmosfär. Metan kan genereras av bakterier, även om det också kan komma från geologiska processer. Data från Webb kan ge nya ledtrådar till ursprunget till dessa metanplymer.

Rymdteleskopet James Webb är världens främsta infraröda rymdobservatorium under det kommande decenniet. Webb kommer att lösa mysterier i vårt solsystem, se bortom till avlägsna världar runt andra stjärnor, och undersöka de mystiska strukturerna och ursprunget till vårt universum och vår plats i det. Webb är ett internationellt program som leds av NASA med sina partners, European Space Agency (ESA) och Canadian Space Agency (CSA).