Najdokładniejsza kolorowa fotomapa Marsa. Dzieło chińskiego orbitera

Fotomapy przedstawiające całą, albo prawie całą, powierzchnię Marsa powstawały już wcześniej, jednakże nie były tak dokładne jak ta, która jest mozaiką zdjęć powierzchni planety wykonanych przez chiński orbiter Tianwen-1. Warto tu podkreślić, że chodzi o fotomapy, które pokazują Marsa w kolorze. Najdokładniejsza fotomapa Czerwonej Planety, która osiąga rozdzielczość 5 metrów na piksel, jest monochromatyczna. Wykonała ją sonda NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) na podstawie danych zebranych w latach 2006-2022.

Rozdzielczość w kolorze dla zdjęć całej powierzchni Marsa jakimi dysponujemy, dzięki danym z sondy Tianwen-1 wzrosła około czterokrotnie.

Tymczasem rozdzielczość fotomapy Marsa na podstawie zdjęć Tianwen-1, które wykonano w latach 2021-2022, to jedynie 76 m na piksel (autorzy zwracają uwagę, że jest to pierwsza wersja), ale za to w naturalnych kolorach. Wcześniejsze mapy, nawet jeśli barwne, to były w rzeczywistości pseudokolorowe.

Krótka historia fotografowania Marsa

Do początków drugiej połowy XX w. nie byliśmy w stanie powiedzieć wiele o naturze powierzchni Marsa. Nawet najlepsze zdjęcia jakie wykonano z Ziemi w 1956 r. podczas zbliżenia się Marsa pokazywały jego powierzchnię z minimalną liczbą szczegółów. A astronomowie byli już wtedy głodni lepszej jakości obrazów, które ostatecznie obalą wcześniejszą teorię o sztucznych kanałach na Marsie, już od początku XX wieku podawaną w wątpliwość.

Najlepsze zdjęcie Marsa z Ziemi wykonane przed misją NASA Mariner 4 w 1965 roku (po lewej) i zdjęcie fragmentu powierzchni Marsa z sondy Mariner 4 (po prawej). (fot: Mt. Wilson Observatory / NASA)

Pierwsze zdjęcia Marsa z jego orbity wykonała podczas przelotu w 1965 r. sonda Mariner 4. To były pierwsze, z dzisiejszej perspektywy jeszcze nieporadne, próby zobrazowania tej planety z bliska, ale na tyle skuteczne, że zrozumiano, iż powierzchnia Marsa usiana jest kraterami i w pewnym sensie bliżej jej do Księżyca niż Ziemi.

Pod koniec kolejnej dekady do Marsa dotarły sondy Viking. Lądowniki przekazały pierwsze fotografie z powierzchni, a orbitery przez około 8 lat fotografowały Marsa. W ten sposób powstały bardzo dobrej jakości zdjęcia ciekawszych miejsc na powierzchni, natomiast cały glob został obfotografowany tak, by stworzyć finalną fotomapę o rozdzielczości 925 m na piksel. Na początku XXI w. dane z Vikingów ponownie przetworzono, podnosząc rozdzielczość do 232 m na piksel.

Mozaika zdjęć Marsa wykonanych przez orbitery Viking. Te misje diametralnie zmieniły nasz sposób postrzegania tej planety. (fot: NASA)

To jednak nic w porównaniu z tym, czego dokonała wspomniana sonda MRO, choć monochromatycznie. Kolorowych zdjęć dostarczyła nam także europejska misja Mars Express. Wiele z tych zdjęć to przede wszystkim dokładne fotografie konkretnych miejsc i tworów na powierzchni Marsa. Zwieńczeniem dwudziestu lat pracy sondy ESA jest mozaika zdjęć Marsa z 2023 r., pokazująca kolorową powierzchnię całej tarczy planety (poniżej). To zdjęcie ze względu na wysoką jakość, choć rozdzielczość to tylko 2 km na piksel, jest obecnie najczęściej przywoływaną fotografią pokazującą naturę Marsa.

Zdjęcie z sondy Mars Express. Choć kolorowe i efektowne, to barwy są dopasowane tak, by podkreślić różnice w składzie powierzchniowym planety. (fot: ESA)

Misja Tianwen-1 i niepublikowana wcześniej fotomapa

Orbiter Tianwen-1 do fotografowania powierzchni Czerwonej Planety wykorzystał instrument MoRIC, czyli Moderate Resolution Imaging Camera z około 12 Mpix rozdzielczości sensorem. Przewagą tej kamery nad kamerami stosowanymi przez orbitery Viking jest zachowanie standardowych pasm trzech barw (RGB) podczas wykonywania zdjęć. To ułatwiło podczas przetwarzania danych uzyskanie rzeczywistych kolorów finalnych zdjęć powierzchni.

Fotomapa Marsa na podstawie zdjęć z orbitera Tianwen-1 w rzutowaniu Robinsona w naturalnych kolorach. (źródło: LPND Database)

Wszystkich zdjęć wykonanych w trakcie ponad 284 obiegów planety było prawie 15 tysięcy, ale do ostatecznej obróbki zakwalifikowano tylko te najlepsze, czyli około 10,5 tysiąca fotografii. Pokrywają one całą powierzchnię Marsa, a ich rozdzielczość zmienia się w zakresie od 57 do 120 metrów na piksel. Autorzy finalnej ortofotomapy (mapy wykonanej na podstawie zdjęć, ale skorygowanych tak by odwzorowanie powierzchni odpowiadało siatce współrzędnych) oficjalnie podają 76 metrów na piksel jako jej średnią rozdzielczość.

Powiększenie fragmentu ortofotomapy pokazującego Valles Marineris i dodatkowe powiększenie wycinka. (fot: Tianwen-1/LPND)

Biorąc pod uwagę fakt, że mamy tu odwzorowanie w rzeczywistych kolorach (dla korekcji barw wykorzystano pomiary porównawcze z instrumentu MMS na orbiterze, który sam posłużył do spektroskopowych analiz składu mineralogicznego powierzchni), ortofotomapa z Tianwen-1 jest pierwszą tego typu tak dokładną w przypadku całej powierzchni Marsa.

Dzieło zespołu chińskich naukowców to dowód na to, jak poważnie Chiny traktują zagadnienie eksploracji Czerwonej Planety, a także to, że misja Tianwen-1 jest czymś więcej niż tylko pojedynczą demonstracją możliwości chińskiego sektora kosmicznego. Wszystkie dane oraz poszczególne składowe zdjęcia opisanej tu ortofotomapy są publicznie dostępne na stronie projektu.

Źródło: Tianwen-1/LPND, inf. własna