В этом году Солнце достигает пика своей 11-летней циклической активности, предоставляя учёным редкую возможность детально изучить влияние мощных солнечных бурь и радиационных выбросов на будущие пилотируемые миссии к Марсу.
В ближайшие месяцы два марсианских зонда NASA — орбитальный аппарат MAVEN (Марсианская атмосфера и нестабильная эволюция) и марсоход Curiosity — будут работать в тандеме, исследуя, как интенсивные солнечные вспышки класса X и выбросы высокоэнергетических частиц могут повлиять на роботизированную технику и будущих марсианских поселенцев.
Период солнечного максимума, который происходит примерно каждые 11 лет, характеризуется повышенной вспышечной активностью на Солнце. В это время наша звезда выбрасывает в космос мощные потоки излучения и плазмы, корональных выбросов массы и радиационных бурь.
На Земле мощное магнитное поле эффективно защищает планету и её обитателей от разрушительного воздействия этих космических катаклизмов. Однако Марс в течение миллиардов лет утратил своё глобальное магнитное поле, что делает его поверхность гораздо более уязвимой для радиационного воздействия Солнца. Ученые надеются получить ответ — насколько опасными могут быть сильные солнечные бури для обитателей Красной планеты, изучая данные в ходе нынешнего цикла максимальной солнечной активности.
«Что касается людей и объектов на марсианской поверхности, у нас нет чёткого представления о том, как солнечная радиация может повлиять на них во время периодов высокой активности. Прежде чем отправлять астронавтов на Марс, космическим агентствам критически важно определить требуемый уровень радиационной защиты. Мне хотелось бы зафиксировать мощную вспышку или выброс на Марсе в этом году, чтобы мы могли изучить солнечную радиацию в деталях», — поясняет Шеннон Карри из Университета Колорадо, главный исследователь орбитального аппарата MAVEN.
MAVEN кружит по орбите вокруг Марса, наблюдая за потоками солнечных частиц, радиацией и другими процессами в верхних слоях разреженной марсианской атмосферы. Однако интенсивность радиационного излучения на самой поверхности планеты может существенно отличаться. Поэтому комплексное изучение требует привлечения данных второго аппарата — марсохода Curiosity с его радиационным детектором RAD (Radiation Assessment Detector).
«Мы можем зафиксировать миллион частиц с низкой энергией или всего десяток крайне энергичных частиц. MAVEN более чувствителен к низкоэнергетическим частицам в атмосфере, в то время как RAD — единственный инструмент, способный отслеживать высокоэнергетические радиационные частицы, достигающие поверхности Марса, той среды, в которой предстоит работать будущим астронавтам», — объясняет главный исследователь RAD Дон Хасслер из Юго-Западного исследовательского института.
Детектор RAD уже предоставил учёным ценные данные о воздействии радиации на молекулы органических соединений на поверхности Марса — процесс, который может повлиять на сохранность потенциальных биосигнатур от древних марсианских микроорганизмов. RAD также позволил оценить уровень радиационной угрозы для астронавтов и определить, какие марсианские укрытия — пещеры, лавовые трубки или скальные выступы — обеспечат наилучшую защиту.
Когда MAVEN регистрирует мощную солнечную вспышку или выброс, команда аппарата немедленно оповещает коллег из миссии Curiosity. Это позволяет марсианским роверам оперативно активировать все радиационные датчики и отслеживать изменения в потоках частиц с временным разрешением вплоть до долей секунды — на всём пути от солнечной короны до марсианской поверхности.
Сочетание орбитальных и поверхностных наблюдений в ходе нынешнего солнечного максимума поможет учёным всесторонне оценить риски солнечной радиации и разработать надёжные средства защиты для исследователей Марса.
Помимо изучения рисков для астронавтов, наблюдения солнечного максимума на Марсе помогут понять, как тёплый и влажный древний Марс превратился в нынешнюю ледяную пустыню.
Планета сейчас находится ближе всего к Солнцу, что нагревает атмосферу и провоцирует мощные пылевые бури. Часть остаточной атмосферной влаги при этом поднимается на большие высоты, где она может быть вытолкнута солнечной радиацией в космос. Учёные предполагают, что повторение этого цикла тысячелетиями могло привести к исчезновению большей части воды с Марса.
Если мощная глобальная буря совпадёт с сильной вспышкой в период солнечного максимума, то это позволит проверить данную гипотезу. Хотя глобальные бури — редкость, сочетание удачных факторов заставляет планетологов ожидать текущий пик солнечной активности с особым нетерпением.