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想移民去火星?你可能要留心来自宇宙深处的辐射_科技
发布日期:2020-07-30 08:48   来源:未知   阅读:

出品:科普中国

制作:李会超

监制:中国科学院计算机网络信息中心

当又一个火星发射窗口来临,阿联酋、中国和美国的三艘火星探测器将相继启程,去往这个我们已经探测了60年的红色星球。载人短期登陆火星何时能够变成现实,尚没有明确的时间表,但作为太阳系中环境与地球最接近的行星,在火星上建立新的栖息地,已经是不少人的憧憬与幻想。

如果人类未来真的在火星上生存,这些火星新移民的手机上的天气APP中就需要提供两类天气信息:一类和地球上的日常天气一样,是火星大气变化造成的风暴、沙尘等现象。另一类,则是与宇宙线辐射相关的空间天气信息。无论是乘坐飞船往返于火星和地球之间,还是在火星的表面生活,辐射问题都不可忽视。和日常生活中对辐射的诸多不合理的担忧与恐惧不同的是,辐射是登陆火星的确切威胁,也是必须加以解决的问题。

来自太阳的死亡威胁

1972年,阿波罗登月计划已经接近尾声,宇航员登月又成功返回的消息已经算不上什么引人关注的新闻。大家已经习惯了宇航员们乘坐飞船来往穿梭于地球和月球之间,似乎只是出了一趟平常的远门。在阿波罗13号的有惊无险之后,每次登月任务都能顺利开展,宇航员也能平安返回。

△阿波罗16号的宇航员正在月球表面工作。图片来源:NASA

然而,若干年后,当空间天气学家们对太阳活动有了更深入的认识后,他们惊恐的发现,原来阿波罗16号的宇航员曾经和足以夺取他们生命的灾难擦肩而过。1972年8月2日,就在阿波罗16号刚刚返回地球后几个月、阿波罗17号正在准备发射时,太阳爆发了一次巨大的耀斑。据估计,如果耀斑爆发时宇航员刚好在月球表面活动,这次耀斑将会让宇航员在短时间内受到4西弗剂量的辐射,已经超过了一般认为的致死剂量3西弗。

△从不同波段观察到的一次耀斑爆发现象 图片来源:NASA

4西弗的辐射剂量是多大?大概相当于人做了40000次胸透后所累积受到的辐射。

太阳耀斑是太阳表面的一种爆发现象,在太阳耀斑发生时,磁场中储存的能量被快速释放。一次大耀斑释放的能量,与成百上千颗氢弹同时爆炸释放的能量相当。这样巨大的能量,可以将太阳日冕中的粒子加速到接近光速的速度,向太空中奔去。这些高能粒子只需要几十分钟就能到达地球和火星附近。要知道,光线到达地球和火星附近,也需要数分钟的时间。也就是说,当地球附近的探测器发现耀斑爆发的情况并给出警告后,留给宇航做出反应并采取防护措施的时间很短。

△黑子群及他们形成的复杂日冕磁场结构。图片来源ucar.edu