Mars bliver bombarderet med stråling. Uden et beskyttende magnetisk skjold og en tyk atmosfære som Jordens, har stråling fra rummet en næsten uhindret vej til Mars-overfladen. Vores maskiner kan strejfe rundt på overfladen og møde al den stråling ustraffet. Men ikke mennesker. For mennesker er al den stråling en dødelig fare.
Hvordan kan nogen potentielle menneskelige opdagelsesrejsende klare det?
Nå, de har brug for husly. Og de bliver enten nødt til at tage det med sig eller bygge det der på en eller anden måde.
Eller måske ikke. Måske kunne de bruge naturlige træk som en del af deres beskyttelse.
En ny undersøgelse, der bruger data fra MSL Curiosity, har afsløret, hvordan Mars' naturlige landskabstræk kan give noget ly mod stråling. Konkret viser den, hvordan Mars-buttes giver beskyttelse mod højenergipartikler fra rummet. Undersøgelsen har titlen ' Retningsbestemthed af Mars-overfladestrålingen og afledning af den opadgående Albedo-stråling ” og det er udgivet i Geophysical Research Letters. Hovedforfatteren er Guo Jingnan fra University of Science and Technology i Kina.
Da MSL Curiosity landede på overfladen af Mars i 2012, havde den i sin nyttelast et instrument kaldet Strålingsvurderingsdetektor (RAD.) RAD handler om at forberede sig på fremtidige menneskelige besøg på Mars. Den registrerer og måler skadelig stråling på Mars, der kommer fra Solen og andre kilder. Den kan også vurdere den fare, som stråling udgør for ethvert mikrobielt liv, der kan eksistere på Mars. RAD er på størrelse med en brødrister og sidder diskret på Curiositys overflade.
MSL Curiosity og strålingsvurderingsdetektoren. RADs opgave er at måle både typen og mængden af skadelig stråling, der når Mars' overflade. Billedkredit: NASA
Et af de områder, MSL studerede med RAD, er Murray Buttes-regionen. Murray Buttes-regionen ligger på den nedre Mt. Sharp i Gale Crater. Nysgerrighed var der primært for at studere geologi, især sandstenstræk og en type lagdeling kaldet 'kryds-bedding'. Men mens de var der, blev RAD ved med at indsamle data. Og de data viste et fald i overfladestråling.
Denne udsigt fra mastekameraet (Mastcam) i NASAs Curiosity Mars-rover viser et fremspring med fint lagdelte klipper i 'Murray Buttes'-regionen på det nedre Mount Sharp. MSL Curiositys RAD-instrument detekterede lavere niveauer af rumstråling ved siden af bunden. Billedkredit:NASA/JPL-Caltech/MSSS
MSL Curiosity brugte 13 sols parkeret i nærheden af en butte i Murray Buttes-området. Det udførte primært overfladevidenskab og boreoperationer, mens det var der. Men RAD var også aktiv og gav forskerne en 13 dages læsning af strålingsdata på ét sted.
Dette billede fra undersøgelsen viser en del af MSLs travers og også placeringen af dens 13-sol stationære fase. RAD-instrumentet var i stand til at samle data på ét sted for 13 sols. Billedkredit: Jingnan et al., 2021.
RAD-dataene viste, at mens der var tæt på butte, var der en reduktion i strålingsdosis på omkring 5%. Forskerholdet konstruerede også et kort over himlens synlighed, der viser, at 19% af himlen var skjult, når roveren var ved siden af rover. Dette er ikke en videnskabelig slam-dunk, når det kommer til at beskytte fremtidige menneskelige opdagelsesrejsende mod stråling, men det er vigtige data.
Forskerholdet lavede et himmelkort for at illustrere effekten af butten på strålingseksponering. Den viser panoramahimlens synlighed for RAD som funktion af azimutvinklen på 360° (0° for nord). Det orange skraverede område viser zenitvinklen for blokeret udsyn under roverens 13-sol parkeringsplads. De ikke-skraverede områder viser, hvordan overfladepartikler kan nå RAD direkte. Billedkredit: Jingnan et al., 2021.
Der er flere nuancer i dataene. Mens han kørte gennem Murray Buttes-området, havde Curiosity ikke et uhindret udsyn til himlen på grund af terrænegenskaber. Så holdet konstruerede panoramaudsigten over himlen ud fra gennemsnit taget over flere tidligere måneder for at sammenligne med de data, der blev indsamlet under parkeringen med 13 sol. Der er nogle tilnærmelser i disse gennemsnit, men de bliver nødt til at gøre det. Den stiplede røde linje på billedet ovenfor repræsenterer disse tilnærmelser og gennemsnit.
RAD fandt også noget andet. Stråling, der rammer ting, eller mennesker, på overfladen af Mars, stammer fra rummet. Og det meste af den stråling, der rammer en person eller et stykke udstyr, kommer direkte fra himlen. Men noget af strålingen er albedo-stråling, hvilket betyder, at den reflekteres fra overfladen og rammer genstande nedefra. Hvad fandt RAD ud af om det?
Denne grafik fra undersøgelsen viser, hvor meget af himlen, der blev blokeret af bagdelen kontra hvor meget, mens roveren var i mere åbent terræn, som en funktion af zenit-vinklen. Billedkredit: Jingnan et al., 2021.
Det viser sig, at de samme overfladeegenskaber, der kan tilbyde beskyttelse mod direkte stråling, også kan øge den reflekterede stråling. RAD viste, at buttes kan skabe en stigning i denne sekundære, reflekterede stråling. Det er en af kompleksiteterne i at forstå stråling på Mars.
Stråledosis på overfladen af Mars er ikke konsistent, men svinger. Heliosfæriske ændringer kan påvirke det, ligesom den vinkel på himlen, som eventuelle opdagelsesrejsende kan blive udsat for. En stejlere vinkel betyder, at stråling skal rejse gennem mere atmosfære, hvilket ændrer overfladeeksponeringen. Mars’ kredsløb ændrer dens afstand til Solen, hvilket også påvirker overfladestrålingen. Lavere højder vil blive udsat for mindre stråling end højere højder. Og stråling er ikke et homogent fænomen: der er protoner, alfapartikler, ioner af forskellige grundstoffer, neutroner og gammastråler.
Generelt hjælper undersøgelsen med at tegne et mere komplet billede af Mars-strålingsmiljøet. Der er blevet tænkt meget over in-situ ressourceudnyttelse på Mars. Husly er et primært behov for opdagelsesrejsende på Mars, og hvis en fordel kan opnås ved at bruge eksisterende terrænfunktioner til beskyttelse, så vil disse funktioner passe ind i en missionsprofil et eller andet sted. Der er allerede meget snak om at placere baser i lavarør, hvor folk ville blive beskyttet af metervis af Mars-regolith. Men astronauter kan ikke bruge al deres tid der. De bliver nødt til at vove sig ud i strålingen.
Enhver mission til Mars, der involverer mennesker, vil have brug for lag og lag af uforudsete. I tilfælde af en nødsituation af en slags, vil det være afgørende at holde astronauternes strålingsdoser så lave som muligt. Faktisk vil hele missionen være planlagt for at holde den årlige eksponering inden for grænserne. Det er ikke så svært at forestille sig, at planetariske opdagelsesrejsende gør brug af det strålingsly, de kan, når de forsøger at kæmpe med et udstyrsnedbrud eller andre uheld. Detaljerede strålingskort, der tager højde for himmeleksponering og terræn og alt muligt andet kan redde liv.
Mere:
- Undersøgelse: Retningsbestemthed af Mars-overfladestrålingen og afledning af den opadgående Albedo-stråling
- Universet i dag: Hvorfor lavarør bør være vores topprioritet i andre verdener
- Universet i dag: Lavarør på Månen og Mars er virkelig, virkelig store. Stor nok til at passe til en hel planetbase