受到辐射轰击。由于没有像地球一样的磁屏蔽和厚厚的大气层,来自太空的辐射几乎可以畅通无阻地到达火星表面。我们的机器可以在地表漫游并不受任何辐射的影响。
但不是人类。对于人类来说,所有辐射都是致命的危险。
任何潜在的人类探险家如何应对这个问题?好吧,他们需要庇护所。他们要么必须随身携带它,要么以某种方式在那里建造它。
或者也许不是。也许他们可以利用自然特征作为保护的一部分。
一项利用火星科学实验室(MSL)好奇号数据进行的新研究揭示了火星的自然景观特征如何提供一定程度的辐射庇护。具体来说,它展示了火星孤峰如何提供保护,免受来自太空的高能粒子的影响。
该研究的标题是“火星表面辐射的方向性和向上反照率辐射的推导“并且它发表在地球物理研究通讯。第一作者是中国科学技术大学的郭靖楠。
当 MSL 好奇号于 2012 年登陆火星表面时,它的有效载荷中携带了一个名为“好奇号”的仪器辐射评估探测器(RAD)。
RAD 致力于为未来人类登陆火星做准备。它检测并测量火星上来自太阳和其他来源的有害辐射。它还可以评估辐射对火星上可能存在的任何微生物生命造成的危害。 RAD 大约有烤面包机大小,不显眼地坐落在好奇号的顶面上。
MSL 与 RAD 合作研究的地区之一是 Murray Buttes 地区。墨累山 (Murray Buttes) 地区位于盖尔陨石坑 (Gale Crater) 夏普山 (Mt. Sharp) 下部。好奇号主要是为了研究地质学,特别是砂岩特征和一种称为“交错层理”的分层类型。
但在那里,RAD 继续收集数据。该数据显示表面辐射有所下降。
MSL 好奇号在 Murray Buttes 地区的一座小山附近停泊了 13 个太阳。它在那里主要进行表面科学和钻井作业。但 RAD 也很活跃,为科学家提供了一个地点 13 天的辐射数据读数。
RAD 数据显示,在孤山附近,辐射剂量减少了约 5%。研究小组还构建了一张天空能见度图,显示当火星车靠近孤山时,19% 的天空被遮挡。
在保护未来人类探险家免受辐射方面,这并不是一个科学上的大突破,但它是重要的数据。
数据还有更多细微差别。当好奇号驶过墨累山地区时,由于地形特征,好奇号无法一览无余地看到天空。因此,团队根据前几个月的平均值构建了天空全景图,并与 13 日停车期间收集的数据进行比较。
这些平均值有一些近似值,但它们必须这样做。
一张天空图,用于说明孤山对辐射暴露的影响。 (Jingnan 等,GRL,2021)
上图中的红色虚线表示这些近似值和平均值。
RAD 还发现了其他东西。撞击火星表面物体或人的辐射源自太空。照射到人或设备上的大部分辐射直接来自天空。
但有些辐射是反照率辐射,这意味着它从表面反射,从下面撞击物体。 RAD 对此有何发现?
事实证明,可以提供免受直接辐射保护的相同表面特征也可以增加反射辐射。 RAD 表明,孤峰可以增加这种二次反射辐射。这是了解火星辐射的复杂性之一。
火星表面的辐射剂量并不一致,而是波动的。日光层的变化会影响它,任何探险家可能接触到的天空角度也会影响它。更陡的角度意味着辐射必须穿过更多的大气层,这会改变表面暴露。
火星的轨道改变了它与太阳的距离,这也会影响表面辐射。较低海拔地区比较高海拔地区受到的辐射较少。辐射并不是一种同质现象:有质子、α粒子、各种元素的离子、中子和伽马射线。
总体而言,这项研究有助于更全面地描绘火星辐射环境。人们对火星上的原位资源利用进行了很多思考。庇护所是火星探险家的首要需求,如果可以通过使用现有地形特征进行保护来获得优势,那么这些特征将适合某处的任务概况。
已经有很多关于在熔岩管中放置基地的讨论,在那里人们将受到数米厚的火星风化层的保护。但宇航员不可能把所有的时间都花在那里。他们必须冒险进入辐射区。
任何涉及人类的火星任务都需要层层的意外事件。在发生某种紧急情况时,尽可能降低宇航员的辐射剂量至关重要。
事实上,整个任务将计划将年度暴露控制在一定范围内。不难想象,行星探险家在试图应对设备故障或其他事故时,会利用一切可能的辐射庇护所。
考虑到天空照射和地形以及其他任何因素的详细辐射图可以挽救生命。