【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】火星已经让科学家们着迷了一个多世纪。今天它是一个寒冷的沙漠世界，二氧化碳的大气比地球稀薄100倍。但有证据表明、在我们太阳系的早期历史中，火星上有海洋的水。美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将研究火星，以了解地球从湿到干的转变，以及这意味着它的过去和现在的可居住性。火星将目标作为担保的一部分时间观察(GTO)项目由海蒂哈梅尔，一个行星天文学家和执行副总裁大学天文研究协会(光环)在华盛顿特区的GTO程序提供了专门的时间与美国国家航空航天局的科学家们工艺韦伯在其发展的科学能力。
哈勃拍摄了这张照片，火星距离地球5000万英里，这是它在2016年的最后一次反对。这张照片显示的细节只有20到30英里宽。图片版权：NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Bell (ASU), and M. Wolff (Space Science Institute)
哈梅尔于2003年被美国宇航局选为JWST的跨学科科学家。从5月到9月韦布将在其运营的第一年(即第1周期)中看到火星。韦伯将在火星大气中返回极其有趣的化学测量。最重要的是这些火星数据将立即得到行星委员的支持，使他们能够在未来的周期中与韦伯计划更详细的火星观测。NASA行星科学部主任Jim Green说：我们都期待着韦伯对火星的观察。我只知道它将会是非常棒的，有立即科学发现的潜力，NASA总部位于华盛顿特区。
韦伯的优势和挑战
在我们的太阳系中，火星的探测任务比任何其他行星都要多。它目前被6个活跃的航天器环绕，而两个探测器在其表面滚动。Webb提供了一些能力来补充这些近距离的任务。一项重要的资产是韦伯能够同时捕捉整个火星盘的能力。相比之下，轨道飞行器需要时间来绘制一张完整的地图，因此它会受到日常变化的影响，而漫游者只能测量一个位置。韦伯还受益于出色的光谱分辨率(测量光波长的微小差异的能力)，以及缺乏干扰地面测量地球测量的大气干扰。
也就是说与韦伯一起观测火星并不容易。美国宇航局戈达德太空飞行中心的杰莫西·维兰纽瓦说:“韦伯设计的目标是能够探测到极其微弱和遥远的目标，但火星是明亮的和接近的。因此这些观测结果将被精心设计，以避免将韦布的精密仪器与光线结合在一起。非常重要的是，对火星的观测也将测试韦布追踪天空中移动物体的能力，这在我们研究太阳系时是非常重要的，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的Stefanie Milam说，他正在与韦伯协调太阳系的计划。
火星上的大部分水都是由于太阳紫外线分解水分子而导致的。研究人员可以通过测量火星大气中两种稍微不同的水的含量——正常的水(H2O)和重水(HDO)来估算水的消失量，其中一个氢原子被自然发生的氘取代。随着时间的推移，较轻的氢的优先逃逸将导致H2O在火星上的倾斜比例，这表明有多少水已经泄漏到太空中。韦伯将能够在不同的时间，季节和地点测量这个比率。通过韦伯，可以得到一个真实和准确的测量H2O在火星上的比例，可以确定到底有多少水真正丢失了。还可以确定极地冰、大气和土壤之间的水是如何交换的。
虽然火星上的大部分水都被冻结在冰中，但可能存在一些液态水存在于地下蓄水层。这些潜在的蓄水池甚至可以承载生命。这个有趣的想法在2003年得到了提振，当时天文学家在火星大气中发现了甲烷。甲烷可能是由细菌产生的，尽管它也可能来自地质过程。韦伯的数据可以为这些甲烷羽流的起源提供新的线索。詹姆斯·韦伯太空望远镜是未来十年世界上最重要的红外空间天文台。韦伯将解开我们太阳系的奥秘，从遥远的宇宙中寻找其他恒星，探索宇宙的神秘结构和起源，以及我们在宇宙中的位置。韦伯是由美国国家航空航天局(NASA)和其合作伙伴欧洲空间局(ESA)和加拿大太空总署(CSA)牵头的一个国际项目。
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内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：美国航天局戈达德太空飞行中心
编译：中子星
审校：博科园
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