Mars je bombardiran s sevanjem. Brez zaščitnega magnetnega ščita in goste atmosfere, kot je Zemljina, ima sevanje iz vesolja skoraj neovirano pot do površine Marsa. Naši stroji se lahko premikajo po površini in se nekaznovano soočajo z vsem tem sevanjem. Ampak ne ljudje. Za ljudi je vse to sevanje smrtno nevarno.
Kako se lahko morebitni človeški raziskovalci spopadejo s tem?
No, potrebovali bodo zavetje. In to bodo morali prinesti s seboj ali pa ga tam nekako zgraditi.
Ali pa morda ne. Morda bi lahko uporabili naravne danosti kot del svoje zaščite.
Nova študija, ki uporablja podatke MSL Curiosity, je odkrila, kako lahko naravne krajinske značilnosti Marsa zagotovijo zavetje pred sevanjem. Natančneje, prikazuje, kako marsovske stene zagotavljajo zaščito pred visokoenergetskimi delci iz vesolja. Študija nosi naslov » Usmerjenost Marsovega površinskega sevanja in izpeljava sevanja albedo navzgor « in je objavljeno v Geophysical Research Letters. Glavni avtor je Guo Jingnan z Univerze za znanost in tehnologijo Kitajske.
Ko je MSL Curiosity leta 2012 pristal na površini Marsa, je v tovoru nosil instrument, imenovan Detektor za oceno sevanja (RAD.) RAD je o pripravah na prihodnje obiske ljudi na Marsu. Zazna in meri škodljivo sevanje na Marsu, ki prihaja iz Sonca in drugih virov. Prav tako lahko oceni nevarnost, ki jo sevanje predstavlja za vsako mikrobno življenje, ki bi lahko obstajalo na Marsu. RAD je velik kot opekač kruha in nevsiljivo sedi na zgornji površini Curiosityja.
MSL Curiosity in detektor za oceno sevanja. Naloga RAD-a je meriti vrsto in količino škodljivega sevanja, ki doseže površino Marsa. Avtor slike: NASA
Eno od področij, ki jih je MSL preučeval z RAD, je regija Murray Buttes. Regija Murray Buttes je na nižji gori Sharp v kraterju Gale. Radovednost je bila tam predvsem za preučevanje geologije, zlasti značilnosti peščenjaka in vrste plastenja, imenovane »navzkrižna plast«. Toda medtem je RAD kar naprej zbiral podatke. In ti podatki so pokazali padec površinskega sevanja.
Ta pogled s kamere za jambor (Mastcam) v NASA-jevem roverju Curiosity Mars prikazuje izbokline s fino plastnimi skalami v območju 'Murray Buttes' na nižji gori Sharp. Instrument MSL Curiosity RAD je zaznal nižje ravni vesoljskega sevanja ob robovih. Zasluga slike:NASA/JPL-Caltech/MSSS
MSL Curiosity je porabil 13 solov, parkiranih v bližini butte na območju Murray Buttes. Tam je izvajal predvsem površinske znanosti in vrtanje. Toda RAD je bil tudi aktiven, saj je znanstvenikom omogočil 13-dnevno branje podatkov o sevanju na enem mestu.
Ta slika iz študije prikazuje del prehoda MSL in tudi lokacijo njegove 13-solne stacionarne faze. Instrument RAD je lahko zbral podatke na enem mestu za 13 sol. Zasluge za sliko: Jinggnan et al, 2021.
Podatki RAD so pokazali, da se je v bližini roba doza sevanja zmanjšala za približno 5%. Raziskovalna skupina je izdelala tudi zemljevid vidljivosti neba, ki kaže, da je bilo 19 % neba zakritih, ko je bil rover ob robu. To ni znanstveni udarec, ko gre za zaščito bodočih raziskovalcev pred sevanjem, ampak so pomembni podatki.
Raziskovalna skupina je ustvarila zemljevid neba, ki ponazarja učinek bute na izpostavljenost sevanju. Prikazuje panoramsko vidljivost neba za RAD kot funkcijo 360° azimutnega kota (0° za sever). Oranžno osenčeno območje prikazuje zenitni kot oviranega pogleda med parkirnim mestom s 13 solmi roverja. Nesenčena območja kažejo, kako lahko površinski delci neposredno dosežejo RAD. Zasluge za sliko: Jinggnan et al, 2021.
Podatki imajo več odtenkov. Med vožnjo skozi območje Murray Buttes Curiosity zaradi značilnosti terena ni imel neoviranega pogleda v nebo. Tako je ekipa sestavila panoramski pogled na nebo iz povprečij v preteklih mesecih, da bi jih primerjala s podatki, zbranimi med parkiranjem s 13 solmi. V teh povprečjih je nekaj približkov, vendar jih bo treba narediti. Črtkana rdeča črta na zgornji sliki predstavlja te približke in povprečja.
RAD je našel tudi nekaj drugega. Sevanje, ki prizadene stvari ali ljudi, na površini Marsa izvira iz vesolja. In večina sevanja, ki prizadene osebo ali kos opreme, prihaja neposredno z neba. Toda nekaj sevanja je albedo sevanje, kar pomeni, da se odbija od površine in udari v predmete od spodaj. Kaj je RAD izvedel o tem?
Ta grafika iz študije prikazuje, kolikšen del neba je blokiral butte v primerjavi s tem, koliko, ko je bil rover na bolj odprtem terenu, kot funkcija zenitnega kota. Zasluge za sliko: Jinggnan et al, 2021.
Izkazalo se je, da lahko enake površinske lastnosti, ki nudijo zaščito pred neposrednim sevanjem, povečajo tudi odbito sevanje. RAD je pokazal, da lahko butti povzročijo povečanje tega sekundarnega, odbitega sevanja. To je ena od zapletenosti pri razumevanju sevanja na Marsu.
Doza sevanja na površini Marsa ni konsistentna, ampak niha. Heliosferske spremembe lahko vplivajo nanj, prav tako kot neba, ki so mu lahko izpostavljeni raziskovalci. Strmejši kot pomeni, da mora sevanje potovati skozi več atmosfere, kar spremeni površinsko izpostavljenost. Marsova orbita spremeni svojo razdaljo do Sonca, kar vpliva tudi na površinsko sevanje. Nižje nadmorske višine bodo izpostavljene manj sevanju kot višje. In sevanje ni homogen pojav: obstajajo protoni, alfa delci, ioni različnih elementov, nevtroni in gama žarki.
Na splošno študija pomaga ustvariti popolnejšo sliko marsovskega sevalnega okolja. Na Marsu je bilo veliko razmišljanja o izkoriščanju virov in situ. Zavetje je primarna potreba za raziskovalce na Marsu, in če je mogoče pridobiti prednost z uporabo obstoječih lastnosti terena za zaščito, potem bodo te funkcije nekje prilegale v profil misije. Veliko se že govori o postavitvi baz v cevi iz lave, kjer bi ljudi zaščitili z metri marsovskega regolita. Toda astronavti ne morejo preživeti vsega svojega časa tam. Morali se bodo podati v sevanje.
Vsaka misija na Mars, ki vključuje ljudi, bo potrebovala plasti in plasti nepredvidenih dogodkov. V primeru nekakšnih izrednih razmer bo ključnega pomena ohraniti čim nižje doze sevanja astronavtov. Dejansko bo celotna misija načrtovana tako, da bo letna izpostavljenost ostala v mejah. Ni si težko predstavljati planetarnih raziskovalcev, ki uporabljajo katero koli zavetje pred sevanjem, ko se poskušajo spopasti z okvaro opreme ali drugo nesrečo. Podrobni zemljevidi sevanja, ki upoštevajo izpostavljenost neba in teren ter karkoli drugega, bi lahko rešili življenja.
Več:
- Študij: Usmerjenost Marsovega površinskega sevanja in izpeljava sevanja albedo navzgor
- Vesolje danes: Zakaj bi morale biti cevi Lava naša glavna prednostna naloga raziskovanja na drugih svetovih
- Vesolje danes: Lava cevi na Luni in Marsu so res, res velike. Dovolj velik, da se prilega celotni planetarni bazi
