科學(xué)家首次完整構(gòu)建火星空間太陽(yáng)高能粒子能譜

據(jù)央視新聞消息，記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉，來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、蘭州空間技術(shù)物理研究所和德國(guó)基爾大學(xué)的科研人員利用高能粒子及輻射探測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合火星大氣粒子傳輸模擬，首次構(gòu)建了火星空間完整的太陽(yáng)高能粒子事件的質(zhì)子能譜，這項(xiàng)研究對(duì)火星空間輻射環(huán)境的監(jiān)測(cè)具有重要意義。相關(guān)成果近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《地球物理研究快報(bào)》（Geophysical Research Letters）上。

△圖示：2022年2月15日太陽(yáng)高能粒子事件同時(shí)被中國(guó)的天問(wèn)一號(hào)軌道器（Tianwen1）、歐州航天局的微量氣體軌道飛行器（TGO）、美國(guó)航空航天局的火星大氣和揮發(fā)性演化軌道器（MAVEN）以及火星表面的好奇號(hào)火星車（MSL）探測(cè)到。

太陽(yáng)高能粒子事件是由太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)產(chǎn)生的最具破壞性的空間天氣事件之一。事件發(fā)生期間，空間中的高能帶電粒子會(huì)突然增強(qiáng)，可能對(duì)在軌航天器和航天員的安全造成巨大威脅。與地球不同，火星由于缺少磁場(chǎng)保護(hù)且大氣稀薄，其表面更易受到高能粒子及其在火星大氣中生成的次級(jí)粒子的影響。研究太陽(yáng)高能粒子事件對(duì)火星空間的影響，對(duì)未來(lái)火星探測(cè)任務(wù)中的防輻射工作具有重要影響。

本研究中，科研人員使用了多個(gè)探測(cè)器數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建相關(guān)質(zhì)子能譜。中低能段的質(zhì)子能譜由能量粒子分析儀和美國(guó)高能粒子儀提供。更高能段的質(zhì)子通量是團(tuán)隊(duì)結(jié)合火星表面的輻射評(píng)估探測(cè)器和火星粒子傳輸模型模擬反演得到。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)上述觀測(cè)和反演的能譜進(jìn)行擬合，得到了此次太陽(yáng)高能粒子事件在火星空間1MeV~1000MeV能量范圍內(nèi)的完整質(zhì)子能譜。

研究團(tuán)隊(duì)利用這一完整能譜計(jì)算了此次事件在火星軌道和火星表面引發(fā)的輻射劑量，得到的結(jié)果與軌道和表面實(shí)際測(cè)量值定量相符。這一結(jié)果驗(yàn)證了天問(wèn)一號(hào)能量粒子分析儀數(shù)據(jù)的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準(zhǔn)性。該研究加深了人們對(duì)火星空間輻射環(huán)境的理解，為未來(lái)類似事件研究提供了參考，同時(shí)顯示出在火星進(jìn)行連續(xù)和協(xié)同輻射監(jiān)測(cè)的必要性。

（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）

編輯 趙熹