【48812】火星外表岩石用途多：既可遮风尘、也可挡辐射

时间: 2024-07-12 14:56:10 |   作者: 云开平台

　　2012年8月，美国宇航局猎奇号火星车着陆在盖尔碰击坑（Gale Crater），开端对火星的勘查作业。在曩昔8年多的使命期间，猎奇号完成了20多公里的行程，逐步攀升了400多米的海拔，遇到过沙尘暴，也经历过屡次功能障碍和体系修正，脚踏实地的追寻着其身负的科学使命，包含：勘探火星气候及地质，勘探盖尔碰击坑内的环境是否从前能够支撑生命，勘探火星上的水，及研讨日后人类探究的可行性等。其间丈量火星外表的辐射环境对了解火星的宜居性至关重要，也让我们评价未来宇航员在火星上遭到的辐射危险。

　　在地球上，来自于世界深空和太阳迸发的高能粒子辐射微乎其微。首要地球的磁场有用的屏蔽着空间的带电高能粒子；其次地球有满足厚的大气，进一步“耗费”着粒子的能量，“分化”着粒子的质量，发生辐射损害很小的次级粒子。相对来说，人们妄图树立第二家乡的火星缺少大局的磁场屏蔽和满足厚的大气维护，高能粒子很简单穿透到火星外表发生辐射损害。猎奇号火星车加载的高能粒子辐射勘探器（RAD）在曩昔的3180多天里（火星上的一天比地球稍长一点，是24小时39分钟），日夜开机，继续丈量着火星外表的高能粒子辐射环境。

　　火星上的高能粒子既包含来自深空的高能粒子，也包含了高能粒子和火星环境效果发生的次级粒子。后者的很重要的一个组成部分是高能粒子进入火星“地上”后发生的反弹次级粒子（albedo radiation），其间包含了很多的中子，这些中子不带电荷，不受电离效果，和人体细胞以及DNA进一步效果，引发的生物辐射效应特别杂乱。标定火星外表的反弹辐射能让我们更深化的了解火星外表土壤岩石和高能粒子的效果进程，并进一步探究运用火星地表结构树立未来火星基地的或许性。可是，受限于勘探的难度，对这些反弹粒子的直接标定还至今未能完成。

　　2016年9月，猎奇号路过了一个多岩石区域（Murray Buttes）,并且在十分接近一个岩石的方位停留了13天左右进行采样和作业，如图所示。在迫临岩壁的当天，RAD观测到了辐射剂量的忽然下降；在从头脱离岩石的进程中，RAD勘探到了辐射剂量的逐步上升。一起，研讨人员制作了火星车360度全景能见度图，发现在泊车的方位，大约有近20%的天空视界被岩石彻底遮挡。而泊车之前，RAD的天空能见度约为90%以上。也就是说，接近的岩石屏蔽了一部分来自高空的粒子，导致了辐射的削减。这一削减的起伏虽小，可是初次直接证明了火星的外表结构（土壤、岩石、溶洞、火山熔岩管道等）或许作为未来载人登火使命的“辐射避难所”。

　　上图：NASA猎奇号火星车穿越Murray Buttes区域的途径图（黄线为途径，黄点为经停点）。青色箭头标记了猎奇号泊车13天的地址。布景图画来自。

　　上图刺进的图画：猎奇号加载的RAD的全景天空能见度（为360方位角的函数）。青色暗影区域显现了泊车期间受地形遮挡的天顶角。火星外表向下的高能粒子能够从非暗影区域直接抵达RAD。赤色虚线显现的是泊车前的均匀天空视界规模。在岩石邻近泊车时，遮挡的天空视界为19.5%，泊车前均匀的屏蔽为9.8%。

　　下图：从2016年5月到2017年1月，RAD丈量的世界射线抵达火星外表发生的辐射剂量率。原始数据为灰色，滑润后的日均匀为黑色。大约每26个火星日为一个太阳自转周期，标为I、II、III、IV、V等，由虚线天用青色暗影表明。去除布景的辐射遭到太阳周期性调制，由岩壁屏蔽导致的辐射剂量率降低了约5%。

　　别的，科研团队开展了空间高能粒子在火星大气中的传输模型，推导了在火星外表来自于不同天顶角的辐射强度，然后得出因为岩石屏障导致的高空向下的辐射剂量应该是削减了12%左右。而观测到总辐射剂量仅削减了5%左右，是因为高能粒子能够和火星外表的物质发生次级反响，生成反弹辐射；邻近的岩石一方面遮挡了高空向下的辐射，另一方面却增加了次级反弹辐射。

　　最终，结合使用RAD的实地观测、火星车全景能见度图、以及辐射传输模型，科研团队初次推导出了平整的火星外表发生的次级“向上反射”的辐射剂量约为外表总辐射的19%左右。这一评价关于未来火星外表探究和拟定合理的辐射屏蔽计划有重要的启示效果。

　　论文榜首/通讯作者是中国科学技术大学的郭静楠研讨员，合作者的单位包含德国基尔大学、美国西南研讨所、德国宇航局和美国宇航局。该效果获得了中科院行星科学先导B项目（XDB41000000），国家自然科学基金面上项目（42074222），德国宇航局（50QM0501, 50QM1201, and 50QM1701）和JPL（1273039）的经费支撑。