詹姆斯·韦伯太空望远镜,自2021年圣诞节次日成功发射以来,便以其前所未有的深空观测能力震惊了科学界。这架尖端设备能够捕捉到源自宇宙深处、距今136亿年之久的光线,相当于能“回望”至宇宙诞生初期的景象。
如此强大的观测利器,自然让人好奇:若用它来观测近邻天体,比如火星,画面会是何等清晰?然而,事实与预期大相径庭。2022年9月,韦伯望远镜首次将镜头对准火星,但传回的图像却远非人们想象中的那般锐利,反而显得相当模糊。
这一反差引发了广泛讨论:为何能洞察百亿光年之外的韦伯望远镜,在观测火星时却表现平平?答案在于其独特的观测波段。韦伯望远镜专注于波长在600至28300纳米之间的电磁波,主要覆盖红外光区。这种设计旨在捕捉宇宙深空微弱且被尘埃遮挡的信号,但这也意味着在处理如火星这样近距离、光线强烈的天体时,需要特别谨慎。
为了避免因接收过多红外光而“饱和”,韦伯望远镜在拍摄火星时不得不大幅缩短曝光时间,仅采集了部分光线信息,从而导致图像质量大打折扣。简而言之,韦伯望远镜的“视力”虽强,但“眼镜”却专为深空定制,对近距离的明亮天体并不擅长。
那么,为何韦伯望远镜偏好红外线呢?这背后有三个关键因素:一是红外线能更好地穿透宇宙中的气体和尘埃,揭示隐藏的天体和结构;二是许多低温天体,如系外行星和棕矮星,主要在红外波段释放能量;三是宇宙早期发出的光线,在漫长旅途中因宇宙膨胀而红移,到达地球时已变为红外光。
相比之下,哈勃望远镜更适合观测火星等近距离天体,因其观测波段覆盖了全部可见光,尽管其拍摄的火星图像也非绝对清晰。这是由于光学望远镜存在分辨极限,即无法将过于接近的两个点光源完全区分开。哈勃望远镜的最小分辨角约为2.54×10^-7弧度,这意味着在火星最接近地球时,其拍摄分辨率也仅能达到约14公里。
尽管韦伯望远镜以其深空观测能力著称,但在观测近距离天体如火星时,却并非最佳选择。每种望远镜都有其独特的设计初衷和适用领域,韦伯望远镜的“模糊火星照”正是其深空探测使命的侧面写照。