美国国家航空航天局科学家为火星太阳风暴做好准备

哈耶萨鲁亚源

2012年8月31日，美国国家航空航天局的太阳动力学观测站捕捉到了这一日冕物质抛射，它在太阳上爆发，速度超过每秒900英里，并将辐射送入太空深处。地球的磁场保护它免受像这次这样的太阳事件产生的辐射，而火星缺乏这种屏蔽。NASA/GFSC/SDO

据美国宇航局喷气推进实验室：太阳今年将处于活动高峰期，这为研究太阳风暴和辐射如何影响这颗红色星球上未来的宇航员提供了一个难得的机会。

在未来的几个月里，美国国家航空航天局的两艘火星飞船将有一个前所未有的机会来研究太阳耀斑——太阳表面的巨大爆炸——如何影响这颗红色星球上的机器人和未来的宇航员。

这是因为太阳正进入一个被称为太阳活动高峰期的时期，大约每11年发生一次。在太阳活动高峰期，太阳特别容易以各种形式发脾气，包括太阳耀斑和日冕物质抛射，将辐射发射到太空深处。当一系列这样的太阳事件爆发时，它被称为太阳风暴。

地球的磁场在很大程度上保护我们的家园免受这些风暴的影响。但火星很久以前就失去了全球磁场，这颗红色星球更容易受到太阳高能粒子的影响。火星上的太阳活动到底有多强烈？研究人员希望目前的太阳活动最大值能给他们一个发现的机会。在将人类送往那里之前，航天机构需要确定宇航员需要什么样的辐射防护，以及许多其他细节。

科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室的Shannon Curry说：“对于火星表面的人类和资产来说，我们还不清楚太阳活动期间辐射的影响。”。库里是美国国家航空航天局MAVEN（火星大气和挥发性演化）轨道飞行器的首席研究员，该轨道飞行器由位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空宇航局戈达德太空飞行中心管理。“事实上，我很想看到今年火星上的‘大事件’——这是一个我们可以在宇航员前往火星之前更好地了解太阳辐射的大事件。”

测量上限和下限

MAVEN观测来自火星上空的辐射、太阳粒子等。行星稀薄的大气层会在粒子到达表面时影响粒子的强度，而这正是美国国家航空航天局“好奇号”火星车进入的地方。来自“好奇号辐射评估探测器”（RAD）的数据帮助科学家了解辐射是如何分解表面的碳基分子的，这一过程可能会影响古代微生物生命的迹象是否保存在那里。该仪器还为美国国家航空航天局提供了一个想法，即宇航员通过使用洞穴、熔岩管或悬崖表面进行保护，可以获得多大程度的辐射屏蔽。

当太阳活动发生时，科学家们会同时观察太阳粒子的数量和它们的能量。

RAD的首席研究员、科罗拉多州博尔德市西南研究所办公室的Don Hassler说：“你可以有100万个低能粒子，也可以有10个高能粒子。”。“虽然MAVEN的仪器对低能量的仪器更敏感，但RAD是唯一一种能够看到高能仪器的仪器，这些仪器通过大气层到达宇航员所在的表面。”

当MAVEN探测到一个大的太阳耀斑时，轨道飞行器的团队会让好奇号团队知道，这样他们就可以观察RAD数据的变化。这两次任务甚至可以汇编一个时间序列，测量粒子到达火星大气层、与之相互作用并最终撞击火星表面时半秒的变化。

MAVEN任务还领导了一个早期预警系统，让其他火星航天器团队知道辐射水平何时开始上升。这种提醒使任务能够关闭可能容易受到太阳耀斑影响的仪器，因为太阳耀斑会干扰电子设备和无线电通信。

失水

除了有助于确保宇航员和航天器的安全外，研究太阳活动的最大值还可以深入了解为什么火星从数十亿年前温暖潮湿的类地世界变成今天的冰冻沙漠。

这颗行星位于其轨道上离太阳最近的一点，这会加热大气层。这可能会导致滚滚沙尘暴覆盖地表。有时风暴合并，成为全球性的。

虽然火星上几乎没有水了——大部分是地表下和两极的冰——但有些水仍然以蒸汽的形式在大气中循环。科学家们想知道，全球沙尘暴是否有助于喷出这种水蒸气，将其吹到地球上空，在太阳风暴期间，地球的大气层会被剥离。一种理论认为，这一过程在亿万年中重复了足够多次，可能解释了火星是如何从湖泊和河流变成今天几乎无水的。

如果全球沙尘暴与太阳风暴同时发生，这将为检验这一理论提供机会。科学家们尤其兴奋，因为这一特殊的太阳活动高峰发生在火星上灰尘最多的季节开始时，但他们也知道全球沙尘暴是罕见的。

关于任务

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。JPL提供导航和深空网络支持。科罗拉多大学博尔德分校大气和空间物理实验室负责管理科学业务以及公众宣传和沟通。

“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。RAD研究得到了美国国家航空航天局太阳物理部门的支持，该部门是美国国家航空宇航局太阳物理系统天文台（HSO）的一部分。