? 研究火星的科學(xué)家一直期待著太陽風(fēng)暴的到來，因為太陽在今年早些時候進入了活躍期高峰。

在過去一個月里，美國宇航局的火星探測車和軌道飛行器為研究人員提供了觀察一系列太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射（CME）的前排位置，這些事件甚至引發(fā)了火星極光。

看到這個場景中的斑點了嗎，就像舊電視雪花一樣？它們是5 月 20 日太陽風(fēng)暴產(chǎn)生的太陽高能粒子。這些粒子撞擊了 NASA 火星好奇號探測器上的相機，該探測器的相機捕捉到了塵卷風(fēng)和陣風(fēng)的圖像。圖片來自NASA / JPL-Caltech。

這次科學(xué)盛宴提供了前所未有的機會來研究此類事件在深空中的展開方式，以及未來火星宇航員可能面臨的輻射暴露程度。

2024年5月20日，火星上觀測到的最大事件是一場被估計為X12級的太陽耀斑。X級耀斑是幾種太陽耀斑中最強的一類。

這次耀斑由歐洲航天局（ESA）和美國宇航局（NASA）聯(lián)合任務(wù)的太陽軌道器觀測到。耀斑發(fā)出的X射線和伽馬射線向火星發(fā)射，而隨后的日冕物質(zhì)拋射則發(fā)射了帶電粒子。以光速傳播的X射線和伽馬射線最先到達火星，而帶電粒子稍微落后，僅在幾分鐘內(nèi)到達火星。

輻射對火星的影響

位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的分析師密切追蹤了這次太空天氣的展開情況，并標注了日冕物質(zhì)拋射后可能到來的帶電粒子。

在5月20日的事件期間，風(fēng)暴釋放的能量如此之大，以至于好奇號火星車導(dǎo)航攝像頭拍攝的黑白圖像上出現(xiàn)了“雪花”。這些白色條紋和斑點是帶電粒子撞擊攝像機所致。

當太陽風(fēng)暴粒子抵達火星表面時，“好奇號”火星探測器使用其中一臺導(dǎo)航相機拍攝到了黑白條紋和斑點。圖片來自：NASA/JPL

類似地，太陽粒子的能量充斥了NASA 2001火星奧德賽軌道器用于定向的攝像機，導(dǎo)致其暫時失效（奧德賽有其他方式進行定向，并在一小時內(nèi)恢復(fù)了攝像機）。即使星攝像頭出現(xiàn)短暫故障，軌道器仍利用其高能中子探測器收集到了X射線、伽馬射線和帶電粒子的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

這并不是奧德賽首次遭遇太陽耀斑。在2003年，一次X45級的太陽耀斑釋放的太陽粒子燒毀了奧德賽的輻射探測器，該探測器本用于測量這種事件。

對未來火星宇航員的影響

如果宇航員當時站在NASA好奇號火星車旁，他們會受到8100微戈瑞的輻射劑量，相當于30次胸部X光檢查。盡管不是致命的，但這是自好奇號12年前著陸以來測得的最大輻射激增。

好奇號的輻射評估探測器（RAD）的數(shù)據(jù)將幫助科學(xué)家為宇航員在火星上可能遇到的最高輻射暴露水平做準備。宇航員可以利用火星地形進行保護。

RAD的首席研究員、位于科羅拉多州博爾德市西南研究院太陽系科學(xué)與探索部的唐·哈斯勒說：

“懸崖或熔巖管將為宇航員提供額外的屏蔽保護。在火星軌道或深空中，輻射劑量會顯著增加?！?/p>

火星上的極光

在過去的一個月里，美國宇航局的火星探測車和軌道飛行器為研究人員提供了前排位置，觀察到了一系列到達火星的太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射。在某些情況下，它們甚至引發(fā)了火星極光。

美國宇航局的火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)（MAVEN）軌道器捕捉到了火星上空的極光。這些極光的形成方式與地球上的不同。

強大的磁場是保護我們地球免受帶電粒子影響的屏障，并且通常將極光限制在靠近兩極的地區(qū)。目前的太陽周期可能處于極大期，這也是最近在南至阿拉巴馬州都能看到極光的原因。

然而，火星在遠古時期失去了其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場，因此沒有任何保護來抵擋帶電粒子的沖擊。當帶電粒子撞擊火星大氣層時，會產(chǎn)生覆蓋整個星球的極光。

在太陽活動期間，太陽釋放出大量高能粒子。只有最具能量的粒子才能到達地表，并被RAD測量。MAVEN的太陽高能粒子儀器可以檢測到稍低能量的粒子，包括那些引發(fā)極光的粒子。

紫色部分顯示了 2024 年 5 月 14 日至 20 日期間 NASA 的MAVEN軌道器上的紫外線儀器探測到的火星夜間極光。紫色越亮，極光越多。來源：NASA

科學(xué)家可以利用該儀器的數(shù)據(jù)重建每分鐘的時間線，詳細分析太陽粒子如何經(jīng)過火星，逐步解開事件的演變過程。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校太空科學(xué)實驗室的Christina Lee以及MAVEN的太空天氣負責人說：

“這是MAVEN迄今為止觀測到的最大太陽高能粒子事件。過去幾周發(fā)生了幾次太陽事件，因此我們看到了一波又一波的粒子沖擊火星。”

對火星上太空天氣的研究有助于我們了解未來宇航員可能面臨的情況。

• 來源：https://earthsky.org/space/epic-solar-storm-effects-seen-by-mars-rovers/