Naukowcy przygotowują się na burze słoneczne na Marsie

Koronalny wyrzut masy, uchwycony przez Obserwatorium Dynamiki Słonecznej NASA, eksplodował w kierunku Słońca 31 sierpnia 2012 r., poruszając się z prędkością ponad 1500 km na sekundę i wysyłając promieniowanie w głąb przestrzeni kosmicznej. Ziemskie pole magnetyczne chroni ją przed promieniowaniem pochodzącym z takich zdarzeń słonecznych, podczas gdy Marsowi brakuje tego rodzaju ochrony. Źródło: NASA/SDO

W tym roku Słońce będzie najbardziej aktywne, co zapewni rzadką okazję do zbadania, w jaki sposób burze słoneczne i promieniowanie wpłyną na przyszłych astronautów na Czerwonej Planecie.

W nadchodzących miesiącach dwóch z NASA'S Mars Statek kosmiczny będzie miał bezprecedensową okazję do zbadania, w jaki sposób rozbłyski słoneczne – gigantyczne eksplozje na powierzchni Słońca – wpływają na przyszłe roboty i astronautów na Czerwonej Planecie.

Dzieje się tak, ponieważ Słońce wchodzi w okres szczytowej aktywności zwanej maksimum słonecznym, który zdarza się mniej więcej co 11 lat. Podczas maksimum słonecznego Słońce jest szczególnie podatne na wybuchy ogni w różnych formach – w tym… Rozbłyski słoneczne I Koronalny wyrzut masy – Który uwalnia promieniowanie głęboko w przestrzeń kosmiczną. Kiedy wybucha seria takich zdarzeń słonecznych, nazywa się to burzą słoneczną.

Dowiedz się, jak należące do NASA łaziki MAVEN i łazik Curiosity badają rozbłyski słoneczne i promieniowanie na Marsie podczas maksimum słonecznego – okresu, w którym Słońce jest najbardziej aktywne. Źródło: NASA/Laboratorium Napędów Odrzutowych– Caltech/GSFC/SDO/MSSS/Uniwersytet Kolorado

Ziemskie pole magnetyczne w dużej mierze chroni naszą planetę przed skutkami tych burz. Jednak Mars dawno temu utracił swoje globalne pole magnetyczne, przez co Czerwona Planeta stała się bardziej podatna na energetyczne cząstki ze Słońca. Jak intensywna jest aktywność Słońca na Marsie? Naukowcy mają nadzieję, że obecne maksimum słoneczne da im szansę się tego dowiedzieć. Przed wysłaniem tam ludzi agencje kosmiczne muszą między innymi określić, jakiego rodzaju ochrony przed promieniowaniem będą potrzebować astronauci.

„W przypadku ludzi i pochodzenia marsjańskiego nie mamy solidnej wiedzy na temat wpływu promieniowania podczas aktywności słonecznej” – powiedziała Shannon Curry z Laboratorium Fizyki Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej na Uniwersytecie Colorado Boulder. Curry jest głównym badaczem należącego do NASA orbitera MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile Evolution), obsługiwanego przez należące do NASA Centrum Lotów Kosmicznych Goddard w Greenbelt w stanie Maryland. „Właściwie chciałbym zobaczyć w tym roku «wielkie wydarzenie» na Marsie — wielkie wydarzenie, które będziemy mogli zbadać, aby lepiej zrozumieć promieniowanie słoneczne, zanim astronauci polecą na Marsa”.

Na tym zdjęciu łazika z kamery masztowej z komentarzami zaznaczony jest detektor oceny promieniowania znajdujący się na łaziku Curiosity należącym do NASA. Naukowcy z RAD są podekscytowani możliwością wykorzystania tego instrumentu do badania promieniowania na Marsie podczas maksimum słonecznego. Źródło obrazu: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Zmierz wysokość i upadek

MAVEN monitoruje promieniowanie, cząsteczki słoneczne i inne zjawiska znad powierzchni Marsa. Cienka atmosfera planety może wpływać na gęstość cząsteczek, zanim dotrą one na powierzchnię, i wtedy w grę wchodzi statek kosmiczny Curiosity należący do NASA. Dane z detektora oceny promieniowania Curiosity lub RadPomogło to naukowcom zrozumieć, w jaki sposób promieniowanie rozkłada cząsteczki węgla na powierzchni, co może mieć wpływ na to, czy zachowają się tam ślady dawnego życia drobnoustrojów. Narzędzie to dało także NASA wyobrażenie o tym, jakiej ochrony astronauci mogą oczekiwać przed promieniowaniem, wykorzystując do ochrony jaskinie, tunele lawowe lub ściany klifów.

Kiedy dochodzi do zdarzenia słonecznego, naukowcy sprawdzają ilość cząstek słonecznych i ich aktywność.

Koncepcja artysty przedstawia marsjańską atmosferę i należącą do NASA sondę kosmiczną MAVEN w pobliżu Marsa. Źródło: NASA/GSFC

„Możesz mieć 1 milion cząstek o niskiej energii lub 10 cząstek o bardzo wysokiej energii” – powiedział główny badacz RAD Don Hassler z biura Southwest Research Institute w Boulder w Kolorado. „Podczas gdy instrumenty MAVEN są bardziej czułe na instrumenty o niższej energii, RAD jest jedynym instrumentem zdolnym wykryć instrumenty o wysokiej energii, które mogą przedostać się przez atmosferę na powierzchnię, gdzie będą przebywać astronauci”.

Kiedy MAVEN wykryje duży rozbłysk słoneczny, zespół orbitera informuje zespół Curiosity, co to jest, aby mógł monitorować zmiany w danych RAD. Obie misje mogą także sporządzić szereg czasowy, który mierzy zmiany trwające do pół sekundy, gdy cząstki docierają do marsjańskiej atmosfery, wchodzą z nią w interakcję i ostatecznie uderzają w powierzchnię.

Misja MAVEN obsługuje także system wczesnego ostrzegania, który informuje inne zespoły sondy marsjańskiej o tym, kiedy poziom promieniowania zaczyna rosnąć. System ostrzegania umożliwia misjom wyłączanie urządzeń, które mogą być podatne na rozbłyski słoneczne, które mogą zakłócać elektronikę i komunikację radiową.

Stracona woda

Oprócz pomocy w zapewnieniu bezpieczeństwa astronautom i statkom kosmicznym, badanie maksimum słonecznego może również dostarczyć wglądu w to, dlaczego Mars miliardy lat temu zmienił się z ciepłego, mokrego, podobnego do Ziemi świata, w zamarzniętą dziś pustynię.

Planeta znajduje się w punkcie swojej orbity, który jest najbliżej Słońca, co powoduje ogrzewanie atmosfery. Może to spowodować rosnące burze piaskowe pokrywające powierzchnię. Czasami burze łączą się, stając się globalne (patrz zdjęcie poniżej).

Mars przed i po burzy piaskowej: Filmy side-by-side pokazują, jak globalna burza piaskowa w 2018 r. pokryła Czerwoną Planetę dzięki kamerze Mars Color Imager (MARCI) znajdującej się na pokładzie należącej do NASA sondy Mars Reconnaissance Orbiter. Ta globalna burza piaskowa spowodowała, że ​​statek kosmiczny NASA utracił kontakt z Ziemią. Źródło obrazu: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Chociaż na Marsie pozostało już niewiele wody – głównie lodu pod powierzchnią i na biegunach – część z niej nadal krąży w atmosferze w postaci pary. Naukowcy zastanawiają się, czy globalne burze piaskowe pomagają wypychać tę parę wodną, ​​unosząc ją wysoko nad planetę, gdzie podczas burz słonecznych usuwana jest atmosfera. Jedna z teorii głosi, że proces ten, powtarzany wystarczająco wiele razy przez eony, może wyjaśniać, w jaki sposób Mars przestał mieć jeziora i rzeki i stał się obecnie praktycznie bezwodny.

Gdyby globalna burza piaskowa wystąpiła w tym samym czasie co burza słoneczna, byłaby to okazja do przetestowania tej teorii. Naukowcy są szczególnie podekscytowani, ponieważ to maksimum słoneczne występuje na początku najbardziej zapylonego sezonu na Marsie, ale wiedzą też, że globalna burza piaskowa zdarza się rzadko.

Więcej o misjach

Centrum lotów kosmicznych Goddard NASA w Greenbelt w stanie Maryland zarządza misją MAVEN. Lockheed Martin Space zbudował statek kosmiczny i jest odpowiedzialny za operacje misyjne. JPL zapewnia nawigację i obsługę sieci kosmicznych. Laboratorium Fizyki Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej na Uniwersytecie Kolorado w Boulder jest odpowiedzialne za zarządzanie operacjami naukowymi, docieranie do opinii publicznej i komunikację.

Curiosity został zbudowany przez Jet Propulsion Laboratory NASA, które jest obsługiwane przez California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii. JPL kieruje misją w imieniu Dyrekcji Misji Naukowych NASA w Waszyngtonie. Badanie RAD jest wspierane przez Wydział Heliofizyki NASA jako część Obserwatorium Systemu Heliofizyki (HSO) NASA.