ESA 的火星快車任務發布了色彩豐富、細節豐富的火星馬賽克，以紀念其成功發射20 週年，它使用高空圖像揭示了前所未有的顏色變化和行星的多樣化組成。馬賽克突出了微紅色的氧化鐵、深色火山玄武岩砂和暗示過去存在液態水的明亮區域。該任務將至少持續到2026 年。

這套馬賽克組合圖是使用火星快車高分辨率立體相機(HRSC) 的數據創建的。

HRSC 通常從大約300 公里的高度拍攝火星表面，這是航天器在其橢圓軌道上最接近火星的高度，由此產生的圖像覆蓋大約50 公里的區域。然而，此處呈現的馬賽克使用了一種略有不同的方法。為了更廣泛地觀察地球，HRSC 在更高的高度（4000 到10,000 公里）收集了90 張圖像，從而捕獲了大約2500 公里寬的區域。然後將這些圖像放在一起形成完整的全球視圖。

獲取此類大規模圖像通常是為了觀察火星上的天氣模式——但即使在沒有大氣現象的情況下，它們也能提供地球表面的美妙景色。

此圖像顯示了在HRSC 軌道21 688 期間拍攝的用於創建全球馬賽克的高海拔HRSC 圖像的示例。灰色地形包含來自NASA 的火星軌道器激光高度計的數據，而HRSC 數據形成兩個彩色切片。火星坐標顯示在圓盤周圍以提供地理環境。

左圖：紅-綠-藍合成圖，顯示表面在可見光下的樣子。請注意北部和南部的淺藍色，這是由於相機在火星大氣層中的視野較淺（因此對圖像的影響較大）造成的。這些區域被排除在全球馬賽克之外。

右圖：紅外-紅-綠複合材料。這種不尋常的視圖（包括紅外通道）提供了一種可能的方法來檢查火星在各種波長下的表面反射率，並且還被檢查以檢測構成全球馬賽克的數據中的偽影或漏洞。圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin/MOLA 科學團隊，CC BY-SA 3.0 IGO

這個新視圖通過增強局部顏色和對比度突出了火星表面的變化。

得益於其九個成像通道，HRSC 不僅可以在三個維度上而且還可以在顏色上對火星進行可視化。然而，火星大氣不斷變化的不透明度使得很難從軌道上確定準確的表面顏色。灰塵會散射和反射光線，導致圖像之間的顏色發生變化，並在組裝馬賽克時產生類似拼布的效果。

到目前為止，在圖像處理過程中抑制這種影響已經減少了火星不同部分之間的顏色變化。但是為了創建這個馬賽克，HRSC 團隊改為將每個組成圖像的顏色參考到從高海拔觀測中得出的顏色模型，從而使它們能夠保留顏色變化並揭示比以前看到的更豐富的火星顏色視圖。

此圖像是馬賽克的特寫鏡頭，具有拉伸的對比度，並顯示了峽谷系統Valles Marineris 以及帶註釋的表面細節：硫酸鹽沉積物、陰霾和霧氣以及雲層。這一構造特征東西延伸超過4000 公里，南北延伸達700 公里，是太陽系中最大、最具戲劇性的峽谷系統。

微弱的明亮到淺藍色區域顯示大氣中的雲層。Valles Marineris的深處也被每年這個時候在火星表面窪地形成的霧霾所覆蓋。圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin/G。邁克爾，CC BY-SA 3.0 IGO每種顏色不同的材料

雖然它本身很漂亮，但馬賽克還提供了有關火星組成的迷人信息，揭示了其表面前所未有的色彩多樣性和細節。

火星以其微紅色而聞名，這是由高水平的氧化鐵引起的。然而，地球的大部分地區在這裡顯得相當暗和藍色調。這些是起源於火山的灰黑色玄武岩砂，在火星上形成深遠的深色沙層。它們在風中移動時堆積起來，在撞擊坑內形成壯觀的沙丘和沙丘地帶。

另一方面，被水風化的材料往往看起來更輕。火星上兩種最常見的水風化礦物，粘土和硫酸鹽礦物，在這種彩色複合材料上顯得特別明亮； 它們的存在是由火星快車上的歐米茄光譜儀確定的。這些礦物質的存在表明液態水在火星上存在了很長時間，隨著時間的推移風化和改變岩石形成重要的粘土沉積物，例如Mawrth Vallis（該視圖中未顯示但之前由HRSC 觀察到的前流出通道）。

在Valles Marineris 峽谷系統中可以看到硫酸鹽礦物，在註釋圖像中看得最清楚。然而，在這裡，它們被一層薄薄的深色沙子覆蓋，但仔細觀察可以看到它們令人印象深刻的顏色變化。與粘土礦床不同，硫酸鹽礦物表明環境條件更酸性，對生命不太友好。

藝術家對火星快車的印象。圖片來源：Alex Lutkus

探索火星二十年自2003 年以來——20 年前，火星快車發射並一直圍繞著這顆紅色星球運行！軌道飛行器正在對火星表面進行成像，繪製其礦物圖，確定其稀薄大氣的成分和循環，探測其地殼下方，並探索各種現像如何在火星環境中相互作用。航天器的HRSC，負責拍攝這些圖像的相機，在過去20 年中揭示了火星多樣化的表面特徵。它的圖像展示了從火星第二高的火山Ascraeus Mons 和強大的Valles Marineris 峽谷系統到深層裂縫和水蝕山谷和撞擊坑、構造斷層、河道和古老的熔岩池的一切。該任務在其二十年的生命中取得了巨大的成果，比以往任何時候都更全面、更準確地了解我們的行星鄰居。它最初計劃持續一個火星年，或大約687 個地球日，但已繼續達到並超過其目標。由於任務已延長至至少2026 年底，我們可以期待在未來幾年拍攝到更多美麗而富有洞察力的火星快照。