2023 年 6 月 2 日

 

• 歐洲的火星快車任務是歐洲有史以來的第一個行星任務，經過 20 年的所有科學實驗後，它實際上仍在完美無缺地工作。
• DLR 與德國工業界合作建造的 HRSC（高分辨率立體相機）相機實驗自 2004 年以來以每像素 20 米的圖像分辨率繪製了幾乎整個火星的彩色和 3D 地圖，迄今為止是獨一無二的。
• 關注領域：太空旅行、探索、火星

 

為紀念歐空局火星快車發射 20 週年，高分辨率立體相機 HRSC 背後的科學團隊宣布即將發布火星的全球彩色馬賽克，其色彩信息的準確性無與倫比，並提供了對火星的洞察力地表岩石、沙子和灰塵的不同成分（圖 A 和 B）。

整整 20 年前，即 2003 年 6 月 2 日，歐洲首次探索太陽系另一行星的火星快車太空探測器在哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場的聯盟號運載火箭上發射升空。Fregat 上面級將任務置於前往火星的轉移軌道，探測器於同年 12 月 25 日到達火星。德國航空航天中心 (DLR) 開發並由DLR 行星研究所運營的高分辨率立體相機 (HRSC)是船上七項實驗之一。本來，該任務只應持續一個火星年（兩個地球年），但成功和仍在正常工作的儀器促使歐洲航天局歐空局一次又一次地延長任務，最近歐空局決定運營火星快車直到 2026 年底。2023 年 10 月 19 日，火星快車將在其橢圓軌道上第 25,000 圈環繞火星。今天，即 6 月 2 日，在達姆施塔特的歐洲太空運營中心 (ESOC) 舉行科學技術研討會結束時慶祝發射 20 週年。

對於通常的表面圖像，HRSC 通常從大約 300 公里的高度拍攝火星，大約是火星快車軌道飛行器的橢圓軌道最接近行星的位置。由此產生的火星表面視圖的空間分辨率高達每像素 12.5 米，覆蓋約 50 公里寬的圖像帶。由於其四個顏色通道（紅、綠、藍、紅外）和五個全色天底、立體和光度通道， 立體相機不僅可以顯示火星的三個維度，還可以顯示彩色。

然而，對於此處展示的全球數據產品，使用了 90 張單獨的圖像，這些圖像是從火星表面以上的較高海拔（約 4,000 到 10,000 公里）拍攝的，因此在較低空間分辨率下平均寬度約為 2,500 公里的區域（每個像素/像素在 200 到 800 米之間）（圖 C）。拍攝這種大比例尺的圖像通常是為了觀察火星上的天氣模式。然而，當圖像中看不到雲或其他大氣現象時，它們非常適合創建火星表面的全局視圖。

 

更多樣化的色彩視圖

火星大氣層不斷變化的透明度使得很難從軌道上確定準確的表面顏色。來自大氣中塵埃的光的散射和反射導致圖像之間的顏色變化，因此由多張圖像組成的馬賽克會產生拼湊的顏色。傳統上，在圖像處理中抑制這種影響會減少較長距離的顏色變化。在這種情況下，新的高空圖像被用來創建一個全局顏色模型，然後用它來對馬賽克中的每個圖像進行顏色參考，保留長距離的顏色變化，並創建一個明顯比以前更多樣化的行星彩色圖像.

 

每種顏色不同的材料

此處顯示的火星全球視圖具有每像素兩公里的空間分辨率，儘管更高分辨率的全球 HRSC 馬賽克是可能的並且正在開發中。自 2004 年 1 月投入運行以來，HRSC 已經拍攝了幾乎整個地球，面積達 1.5 億平方公里，圖像分辨率為每像素 50 至 20 米，許多地區的最佳分辨率還達到了 12.5 米/像素像素。這種對比度增強的馬賽克分辨率降低了一百倍（圖 A），顯示了火星表面前所未有的豐富多樣的色彩細節，同時提供了有關其構成的信息。

眾所周知，由於表面塵埃中氧化鐵含量高，火星的大部分錶面呈紅色，因此獲得了“紅色星球”的綽號。但也可以立即註意到，圖 A 中火星的一個重要部分相當暗，呈藍色。事實上，它們是灰-黑-藍-黑的火山砂，在火星上形成了大面積的深色沙層，但最重要的是，它們也被風堆積起來，在火星地面上形成了雄偉的沙丘或巨大的沙丘地帶。撞擊坑。這些未風化的沙子由深色玄武岩礦物組成，這些礦物也存在於地球上的火山熔岩中。玄武岩是地球上乃至整個太陽系中最常見的火山岩。地球上所有的海底都是由玄武岩構成的，但埃菲爾的死火山、西西里島的埃特納火山和夏威夷火山也是如此。

相比之下，在曾經存在的水的影響下在火星上風化的火山物質往往會隨著時間的推移而獲得較淺的色調。例如，粘土礦物和硫酸鹽礦物是火星上最常見的兩種礦物，由冷卻的熔岩和水接觸形成，在這種彩色複合材料上顯得特別明亮，在仔細觀察時相對容易發現。在這個馬賽克視圖中看不到前 Mawrth Vallis 流出通道周圍火星上最大的粘土礦物之一，但 HRSC 之前曾觀察到並證明了火星上長期存在水，原始玄武岩母岩在中性 pH 值和相對溫暖的溫度下風化成粘土礦物。

在這張馬賽克視圖中可以看到大量的硫酸鹽礦物礦床，它們也很明亮，例如石膏（硫酸鈣）或硫鎂石（硫酸鎂），即在水手谷的峽谷系統內（圖 D），一個巨大的裂谷，沿著火星赤道長達 4000 多公里。在這裡，它們被一層薄薄的深色沙子覆蓋，因此只有在 HRSC 仔細檢查時才會顯示出令人印象深刻的顏色變化。硫酸鹽礦物質表明在低 pH 值和更酸性的環境中對生命環境的影響較小。

微弱的淺藍色區域表明大氣中有云（圖 D），因為在創建第一個版本的全球馬賽克時無法避免帶有云的圖像。水手谷的深處也被大氣現象所覆蓋。然而，這些是霧和陰霾（圖 D），它們往往會在一天和一年中的特定時間在窪地中形成。

顏色模型方法的開發和馬賽克的編輯由 Greg Michael 執行，他是柏林自由大學 HRSC 團隊的一員。位於柏林阿德勒斯霍夫的德國航空航天中心 (DLR) 的攝像團隊負責記錄和規劃 HRSC 記錄。在關於馬賽克的科學文章發表後，地理參考數據集將通過ESA 訪客存儲設施提供。