شعرت بتوهج شمسي هائل على الأرض والقمر والمريخ

تم الكشف عن توهج شمسي في وقت واحد على الأرض والقمر والأرض يوم الثلاثاء يؤكد على ضرورة تهيئة الإنسان لبعثات استكشاف لأخطار الإشعاع الفضائي.

اندلع طرد جماعي إكليلي من الشمس في 28 أكتوبر 2021 ، وكان التأثير واسع النطاق لدرجة أن كل من المريخ والأرض تلقيا تدخلات ، على الرغم من وجودهما على جانبي الشمس وعلى بعد حوالي 250 مليون كيلومتر (160 مليون ميل). جزيئات الطاقة.

حدث نادر ورائع

هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها قياس الظاهرة الشمسية بشكل متزامن على سطح الأرض والقمر والمريخ ، والتي تم الإعلان عنها في 2 أغسطس. رسائل البحث الجيولوجي ورق. تم الكشف عن الانفجار بواسطة مركبة فضائية دولية بما في ذلك ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) ، ومركبة Curiosity Mars التابعة لناسا ، و CNSA Chang’e-4 Moon Lander ، و Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) و DLR’s Eu: CROPIS Earth. .

تساعد هذه القياسات المتزامنة على عوالم مختلفة في تحسين معرفتنا بتأثير التوهجات الشمسية وكيف يمكن أن يساعد المجال المغناطيسي للكوكب والغلاف الجوي في حماية رواد الفضاء منها.

طرد الكتلة الاكليلية التي لاحظها مكتب سوهو في 28 أكتوبر 2021. هذا الحدث هو مثال نادر على “تطوير مستوى الأرض”. خلال هذه الأحداث ، تكون الجسيمات القادمة من الشمس نشطة بما يكفي لتمريرها عبر الفقاعة المغناطيسية حول الأرض وتحمينا من التوهجات الشمسية الأقل طاقة. إنه التطور 73 على مستوى الأرض منذ أن بدأت السجلات في الأربعينيات ، ولم يتم تسجيل أي منها منذ ذلك الحين. الائتمان: سوهو (وكالة الفضاء الأوروبية وناسا) ، CC BY-SA 3.0 IGO

مقارنة عوالم مختلفة

يعد الحدث في 28 أكتوبر 2021 مثالاً نادرًا على “تطوير مستوى الأرض”. خلال هذه الأحداث ، تكون الجسيمات القادمة من الشمس نشطة بما يكفي لتمريرها عبر الفقاعة المغناطيسية حول الأرض وتحمينا من التوهجات الشمسية الأقل طاقة. إنه التطور 73 على مستوى الأرض منذ أن بدأت السجلات في الأربعينيات ، ولم يتم تسجيل أي منها منذ ذلك الحين.

نظرًا لأن القمر والمريخ لا يطوران مجالاتهما المغناطيسية الخاصة بهما ، يمكن للجسيمات القادمة من الشمس أن تصل بسهولة إلى أسطحها وتتفاعل مع التربة لإنتاج إشعاع ثانوي. لكن المريخ له غلاف جوي رقيق يوقف معظم الجسيمات الشمسية منخفضة الطاقة ويبطئ الجسيمات عالية الطاقة.

أهمية فهم الظواهر الشمسية

نظرًا لأن القمر والمريخ أصبحا محور استكشاف الإنسان في المستقبل ، فإن فهم هذه الأحداث الشمسية وتأثيرها المحتمل على جسم الإنسان أمر بالغ الأهمية. يواجه رواد الفضاء خطر الإصابة بأمراض الإشعاع. الجرعات الإشعاعية التي تزيد عن 700 مجم – وحدة امتصاص الإشعاع – يمكن أن تسبب المرض الإشعاعي عن طريق تدمير نخاع العظام ، مما يؤدي إلى أعراض مثل العدوى والنزيف الداخلي.

إذا حصل رائد فضاء على أكثر من 10 درجات الرمادي ، فمن غير المرجح أن يعيش أكثر من أسبوعين. كان من شأن التوهج الشمسي في أغسطس 1972 أن يعطي رائد فضاء جرعة إشعاعية عالية على سطح القمر ، لكنه لحسن الحظ وقع بين مهمتي أبولو 16 و 17.

تم استشعار توهج شمسي عملاق على مخطط الأرض والقمر والمريخ. الائتمان: ESA

أحدث الابتكارات وإجراءات السلامة

للمقارنة ، تم قياس الجرعة في مدار القمر خلال حدث 28 أكتوبر 2021 ناساكان لمركبة الاستطلاع القمرية 31 مجم فقط. “تُظهر حساباتنا لأحداث التوسع السابقة على مستوى الأرض أنه ، في المتوسط ​​، يمكن أن يتجاوز حدث كل 5.5 سنوات المستويات الآمنة على القمر إذا لم يتم توفير الحماية من الإشعاع. يعد فهم هذه الأحداث مهمًا للبعثات المأهولة المستقبلية إلى سطح القمر ،” يقول Jingnan Guo ، العالم الذي أجرى بحثًا عن حدث 28 أكتوبر.

بمقارنة القياسات التي تم إجراؤها بواسطة ExoMars DGO و Curiosity rover ، تصبح الحماية التي يوفرها الغلاف الجوي للمريخ واضحة: يقيس DGO 9 ملليجرام ، أي 30 مرة أكثر من 0.3 ملليجرام المكتشفة على السطح.

بعثات النظام الشمسي الداخلي التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، مثل Solar Orbiter و SOHO و BepiColombo قد وقعوا في الانهيار أيضًا ، مما وفر المزيد من الفرص لدراسة هذه الظاهرة الشمسية.

“في الوقت الحالي ، نحن نعيش في عصر ذهبي لفيزياء النظام الشمسي. أجهزة الكشف عن الراديو في مهمات الكواكب مثل BepiColumbo ، في طريقها إلى Mercury و Jus ، يوم الخميسأضف التغطية التي تشتد الحاجة إليها لدراسة تسارع وانتشار جزيئات الطاقة الشمسية “، كما يشير ماركو بينتو ، باحث في وكالة الفضاء الأوروبية يعمل على أجهزة الكشف عن الإشعاع.

حماية رواد الفضاء لدينا

مهمة ESA الحيوية والمهمة هي حماية رواد الفضاء أثناء سفرهم إلى الفضاء. جزء مهم من هذا هو فهم الأحداث الإشعاعية المتطرفة والتنبؤ بها. تقيس الأدوات المتخصصة البيئة الإشعاعية في الفضاء وتستخدم لحماية البنية التحتية الفضائية والأرضية الحساسة ، وكذلك لحماية رواد الفضاء. إذا تم التنبيه في الوقت المناسب ، يمكن لرواد الفضاء اللجوء إلى الحماية مثل بدلات الجسم أو المأوى في الكهوف. السياسة الحالية محطة الفضاء الدولية عد إلى غرفة النوم أو المطبخ حيث تكون الجدران محمية من الإشعاع.

تتيح البوابة إمكانية الاستكشاف المستمر حول القمر وفوقه ، أثناء البحث وإظهار التقنيات والعمليات اللازمة لإجراء مهمات مستقبلية إلى المريخ. يُظهر هذا العرض الحاسوبي مركبة أوريون الفضائية التابعة لناسا وهي ترسو عند البوابة (على اليسار) ، والتي ستنقل رواد الفضاء إلى البؤرة الاستيطانية القمرية. الائتمان: ESA

بوابة القمر

يتضمن برنامج Artemis لإرسال رواد فضاء إلى القمر محطة فضائية تدور حول القمر تسمى Gateway. ستراقب ثلاث مجموعات من الأدوات في البوابة البيئة الإشعاعية حول القمر: مصفوفة مستشعر الإشعاع الأوروبي (ERSA) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، ومجموعة تجارب قياس الإشعاع وبيئة الفيزياء الشمسية التابعة لوكالة ناسا (HERMES) ، و ESA /جاكسا مصفوفة مقياس الجرعات الداخلية (IDA).

ستقيس هذه التجارب البيئة الإشعاعية خارج البوابة أثناء مراقبة مستويات إشعاع محددة بين 3000 كم و 70000 كم (45000 ميل) من سطح القمر. ستكون هذه القياسات ضرورية لفهم أفضل لتجربة رواد الفضاء في الفضاء بين الكواكب.

دعمت اثنين من الدمى الإشعاعية رحلة طيران على سطح القمر رائدة للمساعدة في حماية رواد الفضاء من الأشعة الكونية والعواصف الشمسية النشطة. احتلت هاتان الشبحتان الأنثيتان مقاعد الركاب في أول رحلة لأوريون حول القمر ، متجاوزةً بذلك أي إنسان طار من قبل. مزودًا بأكثر من 5600 جهاز استشعار ، سيقوم الزوجان بقياس كمية الإشعاع الذي سيتعرض له رواد الفضاء في المهام المستقبلية بدقة غير مسبوقة. الائتمان: لوكهيد مارتن

التوائم لونا والأبحاث المستقبلية

تبحث وكالات الفضاء أيضًا في الملابس الواقية للحد من تأثير الإشعاع الفضائي على الجسم. عارضتان متطابقتان ، أنشأتهما وكالة الفضاء الألمانية (DLR) ، هما ركاب على متن مسبار Artemis I ، الذي حلّق بالقرب من القمر في نوفمبر وديسمبر 2022. تم تركيب مجسات إشعاع مقدمة من DLR و NASA. طارت هيلجا دون حماية ، لكن زوهار كان يرتدي بدلة حماية من الإشعاع مطورة حديثًا. يقارن الباحثون في DLR حاليًا مجموعتي بيانات تم قياسهما بواسطة Helga و Zohar.

يخلص كولين ويلسون ، عالم مشروع ExoMars TGO ، إلى أن: “الإشعاع الكوني يمكن أن يشكل تهديدًا حقيقيًا لاستكشافنا عبر النظام الشمسي. تعد قياسات الأحداث الإشعاعية عالية المستوى بواسطة المهمات الروبوتية أمرًا بالغ الأهمية للتحضير لبعثات مأهولة طويلة الأمد. بفضل البيانات من مهمات مثل ExoMars TGO ، يمكننا توجيه المستكشفين البشريين بشكل أفضل “. يمكن الاستعداد للحفاظ على الطريقة.

المرجع: Jingnan Guo، Xiaoli Li، Jian Zhang، Michael I. “أول تحسين على مستوى سطح الأرض لوحظ على ثلاثة أسطح كوكبية: الأرض والقمر والمريخ” بواسطة دوبيندي ويومينغ وانغ وتشيجونج شو وتوماس بيرجر وجوردانا سيمكوفا وروبرت ف. ويمر سوينجروبر ، دونالد م. هاسلر ، غاري زيتلين ، بنت إريسمان ، دانيال ماتيا ، وبن زوانغ ، 2 أغسطس 2023 ، رسائل البحث الجيولوجي.
دوى: 10.1029 / 2023GL103069