Vilken färg har himlen på Mars?

Vi har många bilder från Mars, men alla är inte lämpliga för att besvara denna fråga, eftersom vissa är vitbalanserade för att ge bättre kontrast för människans syn. Lyckligtvis finns det några intressanta studier i litteraturen som handlar om marshimlens kromaticitet och som ger goda fysiska skäl till dess aspekt.

Med hjälp av panoramakameran (Pancam-instrumentet) ombord på Mars Exploration Rovers Spirit och Opportunity fastställde Bell III och medarbetare himlens färg utifrån radiometriskt kalibrerade bilder. Detta innebär att bildvärdena har omvandlats till fysiska storheter (dvs. flöde eller radians) genom att ta hänsyn till kamerans och filtrens spektrala respons, det inkommande solflödet på Mars yta och andra faktorer. Spirit och Opportunity rapporterade ”blåsvart” eller ”svart” himmel i dammfria atmosfärer. För det mesta är dock Mars atmosfär laddad med mycket damm, så detta är inte den vanliga aspekten av himlen.
Himlens färg beror på hur solstrålningen sprids ut från den direkta ljusstråle som belyser marken och även hur de spridda och direkta strålarna absorberas av molekyler och partiklar i atmosfären. Om det till exempel inte fanns någon atmosfär, vilket är fallet på månen, skulle man finna en mörk himmel och en gul sol. På jorden produceras den blå himmelsfärgen av den så kallade Rayleighspridningen, där molekyler med en radie som är mindre än strålningens våglängd (ungefär 1/10) är effektivare när det gäller att sprida ljuset vid kortare våglängder, eftersom tvärsnittet för spridningen är omvänt proportionellt mot fyra potenser av våglängden.

Mars Science Laboratory Project Scientist Ashwin Vasavada om att hitta tecken på en beboelig miljö, den radioisotopiska termoelektriska generatorn och Mars 2020

Även om Mars atmosfär är mycket tunnare och den molekylära spridningen därför är mindre effektiv. I princip skulle Marsdamm kunna ha spelat samma roll som våra jordiska luftmolekyler, genom att sprida kortare våglängder mer effektivt och därmed i slutändan producera blå himmel och röda solnedgångar som på jorden. Det hade kunnat vara så om sådana partiklar hade agerat som perfekta spridare, utan absorption. Marsdamm är dock rikt på blåabsorberande järnoxider som ger precis den motsatta effekten genom att helt enkelt ta bort de kortaste våglängderna från strålningsstrålen.
Rovrarna rapporterade om ”mörkt gulbruna” himlar (dvs. ”butterscotch”) för de vanligaste situationerna där gott om damm förblir suspenderat i Marsatmosfären, men eftersom dammet skulle kunna bidra till att göra att himlen upplevs blåare (med hjälp av spridning) eller rödare (med hjälp av absorption), krävs här en mer noggrann förklaring. Kurt Ehlers och hans medarbetare har gjort en upplysande studie som alla som är bekanta med atmosfärisk optik kommer att uppskatta. De tog hänsyn till den komplexa effekten av mikrometerstort, blåabsorberande, framåtspridande damm och visade att rödfärgning är något effektivare, vilket leder till en ”smörgåshimmel” i ”dammiga situationer”. Dessutom sprids de längre våglängderna (röda) och de kortare våglängderna (blå) i mycket olika mönster, vilket ger upphov till en del andra intressanta effekter, t.ex. det blåa skenet som följer solen på dess väg över Marshimlen.
Enligt den här studien tycks det finnas en butterscotch-himmel och solen i ett blåaktigt sken, vilket är särskilt påtagligt under solnedgångarna på Mars. Men saker och ting är mer komplexa med den mänskliga uppfattningen.
Då Mars befinner sig på ungefär 1,5 astronomiska enheter från solen, är mängden ljus på ytan ungefär hälften så stor som på vår planet. Under svaga belysningsförhållanden skiftar våra ögon känslighet mot blått eftersom vi övergår från att använda färgkänsliga ”kott”-celler till färgblinda ”stav”-celler. Detta är känt som Purkinjeeffekten. Därför skulle den första astronauten som landade på Mars förmodligen beskriva himlen som ännu blåare än vad man skulle kunna förvänta sig.

MSc i astrofysik, doktorsexamen i planetära vetenskaper, University of the Basque Country

.