Mars jak kolorowanka. Niezwykle barwne zdjęcia powierzchni planety

Mars nazwany został Czerwoną Planetą jeszcze w czasach starożytnego Rzymu, ze względu na swój charakterystyczny czerwony kolor jaki ma planeta widoczna na ziemskim niebie. Wtedy związki Marsa z Ziemią postrzegano inaczej niż obecnie. Dziś wiemy, że ta barwa planety to konsekwencja dużej zawartości żelaza w marsjańskiej glebie, które utleniając się podobnie jak rdza nadaje jej wspomniany odcień.

Zdjęcie wykonane przez łazik Curiosity w 538 marsjańskim dniu (Solu) jego podróży po powierzchni Marsa. (fot: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Nie wystarczy jednak wziąć zdjęcia ziemskiej pustyni, zmienić wszystkich kolorów na odcienie czerwieni i powiedzieć, że to zdjęcie z Marsa. W rzeczywistości zdjęcia wykonane na powierzchni pokazują, że jest tu dużo większa różnorodność minerałów niż tylko same związki żelaza. Na zdjęciach z łazików widać także odcienie brązu, złotego i pomarańczowego koloru. Jednakże wzbijający się w atmosferę czerwony pył odpowiada za wrażenie jakiego doświadczamy spoglądając na Marsa z odległości kilkuset milionów kilometrów. Również czapy polarne mają z tego powodu odcień czerwieni.

Mars nie jest monotonną planetą, również gdy mowa o kolorach

Historia geologiczna Marsa jest bogata, nawet jeśli od dłuższego czasu jest to planeta o małej aktywności. Kiedyś po jego powierzchni mogły płynąć rzeki, w kraterach powstawały jeziora, a w wodzie powstawały różne minerały, dziś odsłaniane w wyniku erozji. Dlatego daleko Marsowi do czerwonej monotonii, burzone jedynie przez formacje skalne, którą sugeruje ograniczona zdolność postrzegania odcieni barw w czerwonej cześci widma przez ludzkie oko. Zdjęcia wykonane z orbity, na których specjalnie podkręcono barwy składowe, pokazują bogactwo struktur powierzchniowych w różnych regionach.

Krawędź krateru Alga na Marsie przed i po przetworzeniu obrazu. Przetworzenie polega na przypisaniu konkretnych barw dla składowych zdjęć wykonanych danym filtrem i uwydatnienie ich na wynikowym zdjęciu. A ponieważ filtry to nie tylko światło widzialne, efekt bywa zaskakujący. Niebieski kolor odpowiada miejscom obficie pokrytym pyłem, kolory zielone to miejsca gdzie jest dużo minerałów gliniastych i żelaznych. (fot: ESA/TGO/CaSSIS)

Instrumentem, który specjalizuje się w takich zdjęciach wskazujących skład powierzchniowy jest europejski TGO. To część, udana, programu ExoMars, obecna od 2016 roku na orbicie planety sonda, które nazwa - Trace Gas Orbiter - wskazuje na główne cele badawcze. I istotnie obserwacje przyczyniły się do oszacowania obfitości różnych związków w atmosferze, w tym metanu, którego w danych TGO jest nadzwyczaj mało.

Sonda odkryła także obecność chlorowodoru, który może być elementem cyklu chlorowego na planecie. Dzięki TGO dowiedzieliśmy się o procesie ucieczki pary wodnej z atmosfery, a także otrzymaliśmy mapy wodoru przypowierzchniowego, z których można wywnioskować gdzie pod powierzchnią planety dziś wciąż znajduje się zamarznięta woda. CaSSIS jest odpowiedzialny także za powstanie najdokładniejszej mapy regionu Oxia Planum, gdzie miejmy nadzieję kiedyś wyląduje europejski łazik Rosalind Franklin.

Krater o średnicy około 8 km sfotografowany z wysokości 400 km. Kolory podkreślają strukturę krawędzi krateru, sugerują także na obecnośc podpowierzchniowego lodu, który został rozproszony w trakcie uderzenia. (fot: ESA/TGO/CaSSIS)

Nie tylko obserwacje atmosfery, ale i zdjęcia powierzchni

Jednak nie tylko wyniki, które można ilustrować literkami, są dziełem instrumentów TGO. Jeden z nich, zwany CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System), a który powstał przy pomocy inżynierów z Centrum Badań Kosmicznych w Warszawie, to tak zwane oczy sondy. CaSSIS jest w stanie obserwować planetę z rozdzielczością do 4,5 metra na piksel, w zakresie widma światła widzialnego i bliskiej podczerwieni. Zdjęcia wykonywane przez CaSSIS przedstawiają teren o rozmiarach 9,5 x 45 km, stąd ich panoramiczny wygląd. Możliwość wykonywania ujęć trójwymiarowych uzupełnia możliwości CaSSIS w ocenie własności fotografowanej powierzchni.

Mocno zerodowany 15-kilometrowej średnicy krater na terenie Tyrrhena Terra (na górze całe zdjęcie, poniżej jego fragmenty). (fot: ESA/TGO/CaSSIS)

I tak, choć kolor odcienie czerwieni dominują na Marsie, to dzięki zastosowaniu filtru niebiesko-zielonego, czerwonego i dwóch przeznaczonych do podczerwieni, pozwala potem przy umiejętnym przetworzeniu barw na pokazanie różnorodności powierzchniowej. A ponieważ zakres długości promieniowania elektromagnetycznego jakie widzi CaSSIS jest dwa razy większy niż dla oka ludzkiego, to rozszerzenie zakres barw na zdjęciu jest uzasadnione. Bo choć Mars wygląda na ilustrujących tekst zdjęciach inaczej niż widziałoby go gołe ludzkie oko, to nie oznacza to, że taki nie jest naprawdę. Bo dobór barw, by pokazać odcienie podczerwieni to już kwestia wyboru, który może być mniej lub bardziej prawidłowy.

We wschodniej części Valles Marineris znajduje się Ganges Chasma, gdzie mamy wiele takich kraterów jak ten powyżej. Otoczenie nie jest w praktyce fioletowe, ale w porównaniu z wnętrzem i wyrzucona w zderzeniu materią znacznie mniej czerwone, co uwidacznia ta gra kolorów. (fot: ESA/TGO/CaSSIS)

Na Ziemi dominują barwy, w których postrzeganiu wyspecjalizował ludzki zmysł wzroku. Gdyby ludzkości przyszło ewoluować na Marsie takim jakim jest on teraz, być może wtedy Czerwona Planeta wydawałaby się jej przedstawicielom znacznie bardziej kolorowa, bo na przykład to co dla nas jest tak samo czerwone, dla marsjanina byłoby na przykład czerwone i niebieskie, a z kolei na Ziemi czuliby się oni jak w monotonnym monochromatycznym krajobrazie zdominowanym przez odcienie błękitu.

Źródło: ESA/TGO, inf.własna