人类对火星的探索之旅正面临着一项新的挑战:太阳辐射的影响。这一发现源自NASA好奇号火星车传回的一组照片,照片上的黑点揭示了太阳高能粒子对火星车导航摄像头的轰击,而当时火星车正试图捕捉火星上的沙尘暴。
今年五月中旬,太阳黑子不仅引发了地球上的一次历史性地磁风暴,几天后,同样的黑子也在火星上掀起了一场前所未有的“火”磁风暴。这一事件引起了科学界的广泛关注。
2024年5月20日,欧空局的太阳轨道载具(Solar Orbiter)观测到,一个X12级的太阳耀斑——耀斑分类中最强的级别,从太阳黑子AR3664(后更名为AR3697)中猛烈爆发。紧接着,一次强烈的日冕物质抛射以惊人的速度向火星抛射了一团炽热的太阳等离子体云。
这次太阳风暴为科学家提供了一个宝贵的研究机会。NASA的火星大气与挥发物演化任务(MAVEN)、2001火星奥德赛号和好奇号火星车在这场风暴中发挥了关键作用,它们收集的数据将帮助科学家更深入地了解这颗红色星球,并为未来的载人火星任务提供重要参考。
科罗拉多大学博尔德分校的太阳学家艾德·蒂曼表示,他们几乎获得了从5月11日至5月20日期间火星上发生的这次太阳风暴事件的所有数据。他提到,5月14日的耀斑为研究提供了大量有价值的信息,这次耀斑显著提高了火星大气的温度,并引发了火星上的极光。
火星上的极光与地球上的极光产生机制有所不同。地球有磁场保护人类免受太阳带电粒子的侵袭,但火星的磁场早已在上古时期被太阳风剥离。因此,当带电粒子轰击火星大气时,火星表面几乎任何地方都有可能看到极光。
好奇号的辐射评估探测器(RAD)能够检测到直接轰击火星表面的超高能粒子,但产生极光的粒子能量较低。NASA的MAVEN上的太阳高能粒子探测器则能够探测到这些低能粒子,为科学家提供相关数据。MAVEN任务负责人克里斯蒂娜·李表示,这是MAVEN任务以来观测到的最强太阳风暴。
在这次太阳风暴中,好奇号的辐射评估探测器还记录下了火星表面附近的辐射强度,高达8100毫格雷,相当于人在地球上接受30次胸部X光检查的辐射量。这是好奇号12年任务中检测到的最大辐射剂量,甚至在火星车拍摄的照片上留下了白色雪花般的痕迹。
2001火星奥德赛号也受到了太阳风暴的影响,其用于调整轨道的摄像机因辐射干扰而暂时停用。尽管如此,它仍利用高能中子探测器收集到了关于带电粒子、X射线和伽马射线的信号。
值得注意的是,火星探测器不仅能够探测到这次事件,人类也能感受到太阳风暴对火星的影响。好奇号拍摄的照片上,带电粒子导致的白色斑点和条纹与宇航员在太空中视网膜受到高能粒子冲击时的成像非常相似。宾夕法尼亚州米勒斯维尔大学的空间天气教授塔米莎·斯科夫表示,这些高能粒子在通过摄像机的感光元件或视网膜时会留下能量,导致假信号。
科学家们认为,虽然这次太阳风暴带来的辐射并未达到致死量,但仍提醒未来的火星探险家们要做好准备。收集到的信息将有助于科学家更好地了解如何在强烈的太阳风暴中保障火星宇航员的安全。同时,科学家们还担心太阳风暴会对火星上的农业发展造成困难,因为火星的大气层过于脆弱,高能粒子可以直接穿透大气层到达地表。