Quando guardi le fantastiche immagini catturate da Hubble o dai Mars Exploration Rovers, ti chiedi mai: è quello che vedresti davvero con i tuoi occhi? La risposta, purtroppo, probabilmente non lo è. In alcuni casi, come nel caso dei rover su Marte, gli scienziati cercano di calibrare i rover in modo da vederli in "vero colore", ma soprattutto i colori sono scelti per produrre la maggior parte della scienza. Ecco come gli scienziati calibrano i loro straordinari strumenti e la differenza tra colori veri e falsi.
Quindi, per iniziare, mettiamo questo sotto forma di una domanda vera o falsa: T o F: quando vediamo le splendide immagini iconiche del telescopio spaziale Hubble o gli splendidi panorami di Mars Exploration Rovers, quelle immagini rappresentano ciò che gli occhi umani vedrebbero se osservassero quei panorami di prima mano.
Risposta: per Hubble, per lo più falso. Per i rover, per lo più veri, in quanto i rover forniscono una combinazione di immagini a colori cosiddette "vere" e "false". Ma, a quanto pare, il termine "vero colore" è un po 'controverso, e molti coinvolti nel campo dell'imaging extraterrestre non ne sono molto affezionati.
"In realtà cerchiamo di evitare il termine" vero colore "perché nessuno sa davvero quale sia la" verità "su Marte", ha affermato Jim Bell, il principale scienziato del sistema di imaging a colori Pancam su Mars Exploration Rovers (MER). In effetti, Bell ha sottolineato che su Marte, così come sulla Terra, il colore cambia continuamente: che sia nuvoloso o chiaro, che il sole sia alto o basso o che ci siano variazioni nella quantità di polvere presente nell'atmosfera. “I colori cambiano di momento in momento. È una cosa dinamica. Cerchiamo di non tracciare la linea così forte dicendo "questa è la verità!"
A Bell piace usare il termine "colore reale approssimativo" perché le immagini della telecamera panoramica MER sono stime di ciò che gli umani vedrebbero se fossero su Marte. Altri colleghi, ha detto Bell, usano il "colore naturale".
Zolt Levay dello Space Telescope Science Institute produce immagini dal telescopio spaziale Hubble. Per le immagini Hubble preparate, Levay preferisce il termine "colore rappresentativo".
"I colori nelle immagini di Hubble non sono né" veri "né" falsi ", ma di solito sono rappresentativi dei processi fisici alla base dei soggetti delle immagini", ha detto. "Sono un modo per rappresentare in una singola immagine quante più informazioni possibili disponibili nei dati".
Il vero colore sarebbe un tentativo di riprodurre colori visivamente precisi. Il falso colore, d'altra parte, è una selezione arbitraria di colori per rappresentare alcune caratteristiche nell'immagine, come composizione chimica, velocità o distanza. Inoltre, per definizione, qualsiasi immagine a infrarossi o ultravioletti dovrebbe essere rappresentata con "falsi colori" poiché tali lunghezze d'onda sono invisibili all'uomo.
Tuttavia, le fotocamere su Hubble e MER non scattano foto a colori. Le immagini a colori di entrambi i veicoli spaziali sono assemblate da immagini separate in bianco e nero prese attraverso i filtri colorati. Per un'immagine, la navicella spaziale deve scattare tre foto, di solito attraverso un filtro rosso, uno verde e uno blu e quindi ciascuna di quelle foto viene collegata alla Terra. Vengono quindi combinati con il software in un'immagine a colori. Ciò accade automaticamente all'interno di telecamere a colori standard che utilizziamo qui sulla Terra. Ma i pancake MER hanno 8 diversi filtri di colore mentre Hubble ne ha quasi 40, che vanno dall'ultravioletto ("più blu" di quanto i nostri occhi possano vedere), attraverso lo spettro visibile, all'infrarosso ("più rosso" di ciò che è visibile agli umani). i team di imaging infinitamente più flessibilità e talvolta licenza artistica. A seconda di quali filtri vengono utilizzati, il colore può essere più vicino o più lontano dalla "realtà".
La stessa roccia riprodotta con colori veri e falsi da Opportunity.
Nel caso di Hubble, ha spiegato Levay, le immagini sono ulteriormente regolate per aumentare il contrasto e modificare i colori e la luminosità per enfatizzare alcune caratteristiche dell'immagine o per renderla più piacevole.
Ma quando il team MER Pancam vuole produrre un'immagine che mostri cosa vedrebbe una posizione umana su Marte, come ottengono i colori giusti? I rover hanno entrambi uno strumento a bordo noto come MarsDial che è stato utilizzato come progetto educativo sulle meridiane. "Ma il suo vero lavoro è un obiettivo di calibrazione", ha detto Bell. “Ha anelli in scala di grigi su di esso con frammenti di colore negli angoli. Le abbiamo misurate in modo molto accurato e ne abbiamo fotografato prima del lancio e quindi sappiamo quali sono i colori e le diverse tonalità di grigio. "
Una delle prime foto scattate dai rover fu della MarsDial. "Facciamo una foto di MarsDial, la calibriamo e la elaboriamo attraverso il nostro software", ha dichiarato Bell. "Se esce come se sapessimo che dovrebbe, allora abbiamo una grande fiducia nella nostra capacità di puntare la fotocamera da qualche altra parte, scattare una foto, fare lo stesso processo e che anche quei colori saranno giusti."
Hubble può anche produrre immagini calibrate per colore. Il suo "UniverseDial" sarebbe costituito da stelle e lampade standard all'interno delle telecamere la cui luminosità e colore sono conosciuti in modo molto preciso. Tuttavia, la missione di Hubble non è quella di produrre immagini che riproducano fedelmente i colori. "Per una cosa che è in qualche modo insignificante nel caso della maggior parte delle immagini", ha detto Levay, "dal momento che generalmente non potevamo vedere questi oggetti comunque perché sono così deboli, e i nostri occhi reagiscono in modo diverso ai colori di luce molto debole. ” Ma l'obiettivo più importante di Hubble è produrre immagini che trasmettano quante più informazioni scientifiche possibili.
Anche i rover Pancams lo fanno. "Si scopre che esiste un'intera varietà di minerali contenenti ferro che hanno una risposta cromatica diversa alle lunghezze d'onda dell'infrarosso a cui la fotocamera è sensibile", ha detto Bell, "in modo da poter realizzare immagini di falsi colori simili a Andy Warhol “. Bell ha aggiunto che queste immagini hanno il doppio dovere in quanto forniscono informazioni scientifiche, inoltre il pubblico gode davvero delle immagini.
E così, sia in Hubble che in MER, il colore viene utilizzato come strumento, per migliorare i dettagli di un oggetto o per visualizzare ciò che altrimenti non potrebbe essere visto dall'occhio umano. Senza falsi colori, i nostri occhi non vedrebbero mai (e non sapremmo mai) quali gas ionizzati formino una nebulosa, per esempio, o quali minerali ferrosi si trovano sulla superficie di Marte.
Per quanto riguarda il "vero colore", esiste una grande comunità accademica e accademica che studia il colore in aree come l'industria delle vernici che a volte si arrabbia quando il termine "vero colore" viene utilizzato dal gruppo di imaging astronomico, Bell ha spiegato.
"Hanno un quadro consolidato per ciò che è il vero colore e come quantificano il colore", ha detto. "Ma non stiamo davvero lavorando in quel quadro a quel livello. Quindi cerchiamo di evitare di usare il termine "colore vero". "
Levay ha osservato che nessuna riproduzione dei colori può essere accurata al 100% a causa delle differenze tecnologiche tra film e fotografia digitale, tecniche di stampa o persino impostazioni diverse sullo schermo del computer. Inoltre, ci sono variazioni nel modo in cui le diverse persone percepiscono il colore.
"Quello che stiamo facendo su Marte è solo una stima", ha detto Bell, "è la nostra ipotesi migliore usando la nostra conoscenza delle telecamere con l'obiettivo di calibrazione. Ma se è assolutamente vero al 100%, penso che porterà le persone ad andare lì per scoprirlo. "
Per ulteriori informazioni, consultare http://hubblesite.org/ o consultare il libro di Jim Bell del 2006 "Cartoline da Marte".
