美国国家航空航天局观看火星在史诗般的太阳风暴中亮起

哈耶萨鲁亚源

这一场景中的斑点是由太阳风暴中的带电粒子撞击美国国家航空航天局“好奇号”火星车上的相机造成的。“好奇号”使用导航相机试图捕捉沙尘暴和阵风的图像，就像这里看到的那样。图像：美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

据美国宇航局（喷气推进实验室）：除了产生极光外，最近的一场极端风暴还提供了更多关于未来宇航员在这颗红色星球上可能遇到多少辐射的细节。

自从今年早些时候太阳进入一个被称为太阳活动高峰期以来，火星科学家一直在预测史诗般的太阳风暴。在过去的一个月里，美国国家航空航天局的火星车和轨道飞行器为研究人员提供了一系列到达火星的太阳耀斑和日冕物质抛射的前排座位，在某些情况下，甚至会引发火星极光。

这场科学盛宴为研究此类事件如何在深空展开，以及第一批登上火星的宇航员可能会遇到多少辐射提供了前所未有的机会。

最大的事件发生在5月20日，根据欧空局（European Space Agency）和美国国家航空航天局（NASA）的联合任务“太阳轨道飞行器”（solar Orbiter）的数据，后来估计太阳耀斑是X12——X级太阳耀斑是几种类型中最强的。耀斑向这颗红色星球发射了X射线和伽马射线，随后的日冕物质抛射发射了带电粒子。以光速移动，来自耀斑的X射线和伽马射线首先到达，而带电粒子稍微落后，仅用了几十分钟就到达了火星。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的月球到火星太空天气分析办公室的分析师密切跟踪了正在发展的太空天气，该办公室指出了日冕物质抛射后带电粒子进入的可能性。

如果宇航员当时站在美国国家航空航天局的好奇号火星车旁边，他们将受到8100微克的辐射剂量，相当于30个胸部X光片。虽然不是致命的，但这是“好奇号”辐射评估探测器（RAD）自12年前火星车着陆以来测量到的最大激增。

RAD的数据将帮助科学家计划宇航员可能遇到的最高辐射暴露水平，他们可以在火星景观上进行保护。

RAD的首席研究员、科罗拉多州博尔德市西南研究所太阳系科学与探索部的Don Hassler说：“悬崖边或熔岩管将为宇航员提供额外的保护，使其免受此类事件的影响。在火星轨道或深空，剂量率将高得多。”。“如果太阳上的这个活跃区域继续爆发，我不会感到惊讶，这意味着未来几周地球和火星都会有更多的太阳风暴。”

在5月20日的活动中，风暴产生的能量如此之大，以至于“好奇号”导航相机的黑白图像与“雪”——带电粒子撞击相机产生的白色条纹和斑点——翩翩起舞。

同样，美国国家航空航天局2001年火星奥德赛轨道飞行器用于定向的恒星相机被来自太阳粒子的能量淹没，瞬间熄灭。（奥德赛号还有其他定位方法，并在一小时内恢复了相机。）即使其恒星相机短暂失效，轨道飞行器也使用高能中子探测器收集了X射线、伽马射线和带电粒子的重要数据。

这并不是奥德赛第一次遇到太阳耀斑：2003年，来自太阳耀斑的太阳粒子最终被估计是X45油炸的奥德赛辐射探测器，该探测器旨在测量此类事件。

火星上空的极光

在“好奇号”的高空，美国国家航空航天局的MAVEN（火星大气和挥发性演化）轨道飞行器捕捉到了最近太阳活动的另一个影响：火星上空发光的极光。这些极光的发生方式与地球上看到的不同。

我们的母行星被强大的磁场屏蔽，不受带电粒子的影响，这通常将极光限制在两极附近的区域。（太阳最大值是最近阿拉巴马州南部出现极光的原因。）火星在古代失去了内部产生的磁场，因此无法免受高能粒子的阻挡。当带电粒子撞击火星大气层时，会产生吞噬整个星球的极光。

在太阳活动期间，太阳会释放出各种各样的高能粒子。只有最高能的粒子才能到达RAD测量的表面。MAVEN的太阳高能粒子仪器可以探测到能量稍低的粒子，即那些导致极光的粒子。

科学家们可以利用该仪器的数据重建太阳粒子呼啸而过的每一分钟的时间线，仔细地梳理事件是如何演变的。

“这是MAVEN有史以来最大的太阳高能粒子事件，”MAVEN太空气象负责人、加州大学伯克利分校空间科学实验室的Christina Lee说。“过去几周发生了几次太阳活动，所以我们看到一波又一波的粒子撞击火星。”

前往火星的新型航天器

来自美国国家航空航天局航天器的数据不仅有助于未来对这颗红色星球的行星任务。它为该机构的其他太阳物理任务收集了丰富的信息，包括旅行者号、帕克太阳探测器和即将到来的ESCAPADE（逃生和等离子体加速与动力学探索者）任务。

ESCAPADE的两颗小型卫星将于2024年末发射，它们将围绕火星运行，并从一个独特的双重视角观察太空天气，这比MAVEN目前单独测量的更详细。

关于任务

“好奇号”由美国国家航空航天局喷气推进实验室建造，该实验室由加州帕萨迪纳的加州理工学院管理。喷气推进实验室代表位于华盛顿的美国国家航空航天局科学任务局领导此次任务。

MAVEN的首席研究员位于科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室（LASP）。LASP还负责管理科学业务以及公众外联和沟通。美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理MAVEN任务。洛克希德·马丁太空公司建造了这艘航天器，并负责任务操作。美国国家航空航天局位于南加州的喷气推进实验室提供导航和深空网络支持。MAVEN团队正准备于2024年9月庆祝该航天器在火星的第10个年头。