科学者たちは火星の太陽嵐に備えている

NASA の太陽力学天文台によって捉えられたこのコロナ質量放出は、2012 年 8 月 31 日に太陽に爆発し、秒速 900 マイル以上で移動し、放射線を宇宙の奥深くに送り込みました。 地球の磁場はこのような太陽現象による放射線から地球を守っていますが、火星にはこの種の保護がありません。 出典: NASA/SDO

今年は太陽の活動が最も活発になるため、太陽嵐と放射線が火星の将来の宇宙飛行士にどのような影響を与えるかを研究する貴重な機会となります。

今後数か月間で、そのうちの 2 つが、 NASAさんの 火星 宇宙船には、太陽フレア（太陽の表面で起こる巨大な爆発）が火星の将来のロボットや宇宙飛行士にどのような影響を与えるかを研究する前例のない機会が与えられることになる。

これは、太陽が太陽活動極大期と呼ばれる活動のピーク期に入りつつあるためで、これは約 11 年ごとに起こります。 太陽極大期には、太陽は特にさまざまな形で激しい爆発を起こす傾向があります。 太陽フレア そして コロナ質量放出 – 宇宙の奥深くまで放射線を放出します。 このような一連の太陽現象が発生すると、それを太陽嵐と呼びます。

NASA の探査機 MAVEN と同局の探査車キュリオシティが太陽活動極大期、つまり太陽が最も活発な時期に火星の太陽フレアと放射線をどのように研究しているかを学びましょう。 クレジット: NASA/ジェット推進研究室– カリフォルニア工科大学/GSFC/SDO/MSSS/コロラド大学

地球の磁場は主に私たちの故郷の惑星をこれらの嵐の影響から守っています。 しかし、火星はずっと前に地球全体の磁場を失い、火星は太陽からの高エネルギー粒子に対してさらに脆弱になりました。 火星の太陽活動はどれくらい激しいのでしょうか? 研究者らは、現在の太陽活動極大期がそれを解明する機会となることを期待している。 人類をそこに送り込む前に、宇宙機関はさまざまな詳細を含めて、宇宙飛行士にどのような放射線防護が必要かを決定する必要がある。

コロラド大学ボルダー大学大気宇宙物理学研究所のシャノン・カリー氏は、「人類や火星起源の人々にとって、太陽活動中の放射線の影響については十分な理解が得られていない」と述べた。 カリー氏は、メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センターが運用する NASA の MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile Evolution) 周回機の主任研究員です。 「実際、私は今年火星で『大きな出来事』を見たいと思っています。宇宙飛行士が火星に行く前に、太陽放射をより深く理解するために研究できる大きな出来事です。」

NASA の探査機キュリオシティの放射線評価検出器は、この注釈付き探査機のマストカム画像で強調表示されています。 RAD の科学者たちは、太陽活動極大期の火星の放射線を研究するためにこの装置を使用することに興奮しています。 画像出典: NASA/JPL-Caltech/MSSS

高さと落下を測定する

MAVEN は、火星の表面上から放射線や太陽粒子などを監視します。 惑星の薄い大気は、分子が地表に到達するまでの密度に影響を与える可能性があり、そこで NASA の探査機キュリオシティが活躍します。 Curiosity の放射線評価検出器からのデータ、または ラッドこれは科学者たちが、放射線が表面の炭素分子をどのように分解するか、そのプロセスが古代の微生物の生命の痕跡がそこに保存されているかどうかに影響を与える可能性があることを理解するのに役立った。 このツールはまた、NASA に、宇宙飛行士が洞窟、溶岩洞、または崖の表面を保護のために使用することで、放射線からどの程度の保護が期待できるかについてのアイデアを提供しました。

太陽現象が発生すると、科学者は太陽粒子の量とその活動の程度を調べます。

このアーティストのコンセプトは、火星の大気と火星近くの NASA の MAVEN 宇宙船を描いています。 クレジット: NASA/GSFC

「低エネルギー粒子が 100 万個、または非常に高エネルギー粒子が 10 個存在する可能性があります」と、コロラド州ボルダーにあるサウスウェスト研究所オフィスの RAD 主任研究員ドン・ハスラー氏は述べています。 「MAVEN の機器は低エネルギーの機器に対してより敏感ですが、RAD は大気を越えて宇宙飛行士がいる地表に到達できる高エネルギーの機器を観測できる唯一の機器です。」

MAVEN が大規模な太陽フレアを検出すると、オービター チームはキュリオシティ チームにそれが何であるかを伝え、RAD データの変化を監視できるようにします。 この 2 つのミッションでは、粒子が火星の大気に到達して相互作用し、最終的に地表に到達するまでの変化を 0.5 秒単位で測定する時系列を作成することもできます。

MAVEN ミッションでは、放射線レベルが上昇し始めると他の火星探査チームに知らせる早期警報システムも稼働しています。 警報システムにより、ミッションは電子機器や無線通信に干渉する可能性のある太陽フレアの影響を受けやすい機器の電源をオフにすることができます。

失われた水分

太陽極大期の研究は、宇宙飛行士や宇宙船の安全を守るのに役立つだけでなく、火星が数十億年前の暖かく湿った地球のような世界から今日の凍った砂漠に変化した理由についての洞察も得られる可能性があります。

惑星は、太陽に最も近づくとき、その軌道上の点にあり、大気を加熱します。 これにより、地表を覆う砂嵐が発生する可能性があります。 時には嵐が合体して全球規模になることもあります（下の画像を参照）。

砂嵐前後の火星: NASA のマーズ・リコネッサンス・オービターに搭載されたマーズ・カラー・イメージャー (MARCI) カメラのおかげで、2018 年の世界的な砂嵐が赤い惑星をどのように覆ったかを並べたムービーで示しています。 この地球規模の砂嵐により、NASA の宇宙船は地球との連絡を失いました。 画像出典: NASA/JPL-Caltech/MSSS

火星には水はほとんど残っておらず、そのほとんどは地表の下や極にある氷ですが、その一部は依然として大気中を蒸気として循環しています。 科学者たちは、地球規模の砂嵐がこの水蒸気を押し出し、太陽嵐の間に大気が剥奪される地球上空高く上昇させるのに役立っているのではないかと考えている。 ある理論では、このプロセスが長年にわたり何度も繰り返され、火星がどのようにして湖や川があった状態から、今日では事実上水のない状態になったのかを説明できるのではないか、というものです。

地球規模の砂嵐が太陽嵐と同時に発生した場合、この理論を検証する機会が得られるでしょう。 この太陽極大期は火星の最も砂塵の多い季節の初めに起こるため、科学者たちは特に興奮していますが、地球規模の砂嵐がまれであることも知っています。

ミッションの詳細

メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センターは、MAVEN ミッションを管理しています。 ロッキード・マーティン・スペースは宇宙船を製造し、ミッション運用を担当している。 JPL はナビゲーションと深宇宙ネットワークのサポートを提供します。 コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所は、科学の運営管理、一般向けの普及活動、およびコミュニケーションを担当しています。

キュリオシティは、カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学が運営する NASA のジェット推進研究所によって構築されました。 JPL は、ワシントンにある NASA 科学ミッション総局を代表してミッションを主導しています。 RAD の調査は、NASA の太陽物理システム観測所 (HSO) の一環として、NASA の太陽物理学部門によって支援されています。