Die NASA beobachtet, wie der Mars während eines epischen Sonnensturms aufleuchtet

Ein kürzlich aufgetretener extremer Sturm hat nicht nur das Nordlicht erzeugt, sondern auch weitere Details über die Menge an Strahlung geliefert, der künftige Astronauten auf dem Roten Planeten ausgesetzt sein könnten.

Wissenschaftler auf dem Mars haben epische Sonnenstürme erwartet, seit die Sonne Anfang des Jahres in eine Periode höchster Aktivität eintrat, die als Sonnenmaximum bezeichnet wird. Im vergangenen Monat haben die Mars-Rover und -Orbiter der NASA den Forschern Sitze in der ersten Reihe bei einer Reihe von Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen geboten, die den Mars erreicht haben und in einigen Fällen sogar Mars-Auroren verursacht haben.

Dieser wissenschaftliche Segen bot eine beispiellose Gelegenheit, zu untersuchen, wie solche Ereignisse im Weltraum ablaufen und wie groß die Strahlenbelastung sein könnte, der die ersten Astronauten auf dem Mars ausgesetzt sein könnten.

Das größte Ereignis ereignete sich am 20. Mai mit einer Sonneneruption, die später auf Basis der Raumsondendaten Space Solar Orbiter, einer gemeinsamen Mission der ESA (Europäische Weltraumorganisation), als Sonneneruption der Klasse X12 geschätzt wurde (Sonneneruptionen der Klasse X sind die stärksten von mehreren Typen). und NASA.

Der Flare schickte Röntgen- und Gammastrahlen in Richtung des Roten Planeten, während ein anschließender koronaler Massenauswurf geladene Teilchen auslöste. Die Röntgen- und Gammastrahlen der Fackel bewegten sich mit Lichtgeschwindigkeit und trafen zuerst ein, während die geladenen Teilchen etwas dahinter folgten und den Mars in nur wenigen Dutzend Minuten erreichten.

Die Entwicklung des Weltraumwetters wurde von Analysten des Moon-to-Mars Space Weather Analysis Office am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, genau beobachtet und berichteten über die Möglichkeit der Ankunft geladener Teilchen nach dem koronalen Massenauswurf.

Hätten die Astronauten zu diesem Zeitpunkt neben dem Marsrover Curiosity der NASA gestanden, hätten sie eine Strahlendosis von 8.100 Mikrogray abbekommen, was 30 Röntgenaufnahmen des Brustkorbs entspricht. Obwohl es nicht lebensbedrohlich war, war es der stärkste Anstieg, der vom Radiation Assessment Detector (RAD) von Curiosity seit der Landung des Rovers vor 12 Jahren gemessen wurde.

Daten von RAD werden Wissenschaftlern dabei helfen, die höchste Strahlungsbelastung zu planen, der Astronauten ausgesetzt sein könnten, und die sie auf der Marslandschaft nutzen könnten, um sich selbst zu schützen.

„Klippen oder Lavaröhren würden einem Astronauten zusätzlichen Schutz vor einem solchen Ereignis bieten. In der Marsumlaufbahn oder im Weltraum wäre die Dosisleistung deutlich höher“, sagte Don Hassler, leitender Forscher des RAD und der Solar System Science Explorationsabteilung des Southwest Research Institute. in Boulder, Colorado. „Es würde mich nicht wundern, wenn diese aktive Region der Sonne weiterhin ausbricht, was in den nächsten Wochen zu noch mehr Sonnenstürmen auf der Erde und dem Mars führen würde.“

Während des Ereignisses am 20. Mai traf so viel Energie des Sturms auf die Oberfläche, dass Schwarzweißbilder der Navigationskameras von Curiosity mit „Schnee“ tanzten – weißen Streifen und Punkten, die durch geladene Teilchen verursacht wurden, die auf die Kameras trafen.

Ebenso wurde die Sternkamera, die 2001 vom NASA-Orbiter Mars Odyssey zur Orientierung verwendet wurde, mit Energie aus Sonnenpartikeln überflutet und vorübergehend abgeschaltet. (Odyssey verfügt über andere Möglichkeiten zur Orientierung und hat die Kamera innerhalb einer Stunde wiedergefunden.) Trotz der kurzen Zeitlücke mit seiner Sternkamera sammelte der Orbiter mithilfe seines hochenergetischen Neutrons wichtige Daten über Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und geladene Teilchen. Detektor.

Dies war nicht das erste Mal, dass Odyssey mit einer Sonneneruption in Berührung kam: Im Jahr 2003 zerstörten Sonnenpartikel einer Sonneneruption, bei der es sich letztendlich um ein X45 handelte, den Strahlungsdetektor von Odyssey, der zur Messung solcher Ereignisse entwickelt wurde.

Polarlichter auf dem Mars

Über Curiosity hat der NASA-Orbiter MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) einen weiteren Effekt der jüngsten Sonnenaktivität eingefangen: leuchtende Polarlichter über dem Planeten. Die Art und Weise, wie diese Polarlichter auftreten, unterscheidet sich von denen auf der Erde.

Unser Heimatplanet wird durch ein starkes Magnetfeld vor geladenen Teilchen geschützt, das Polarlichter normalerweise auf Regionen in der Nähe der Pole beschränkt. (Das Sonnenmaximum ist der Grund für die jüngsten Polarlichter, die bis nach Alabama beobachtet wurden.) Der Mars hat in der Antike sein intern erzeugtes Magnetfeld verloren, sodass es keinen Schutz gegen die Flut energiereicher Teilchen gibt. Wenn geladene Teilchen auf die Marsatmosphäre treffen, entstehen Polarlichter, die den gesamten Planeten verschlingen.

Bei Sonnenereignissen setzt die Sonne eine Vielzahl energiereicher Teilchen frei. Nur die Energiereichsten können die Oberfläche erreichen, um mit RAD gemessen zu werden. Etwas weniger energiereiche Teilchen, die Polarlichter verursachen, werden vom Solar Energetic Particle-Instrument von MAVEN erfasst.

Wissenschaftler können die Daten dieses Instruments verwenden, um eine Zeitleiste jeder Minute des Durchgangs von Sonnenteilchen zu rekonstruieren und so die Entwicklung des Ereignisses akribisch zu demonstrieren.

„Dies ist das größte Sonnenenergie-Partikelereignis, das MAVEN jemals gesehen hat“, sagte MAVEN-Weltraumwettermanagerin Christina Lee vom Space Science Laboratory der University of California, Berkeley. „In den letzten Wochen gab es mehrere Sonnenereignisse, sodass wir eine Welle nach der anderen von Teilchen gesehen haben, die den Mars trafen.“

Ein neues Raumschiff zum Mars

Daten der NASA-Raumsonde werden nicht nur für zukünftige Planetenmissionen zum Roten Planeten nützlich sein. Es trägt zur Fülle an Informationen bei, die von den anderen Heliophysik-Missionen der Agentur gesammelt werden, darunter Voyager, Parker Solar Probe und die bevorstehende Mission ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers).

Mit dem Ziel, Ende 2024 zu starten, werden die beiden Kleinsatelliten von ESCAPADE den Mars umkreisen und das Weltraumwetter aus einer einzigartigen Doppelperspektive beobachten, detaillierter, als MAVEN derzeit allein messen kann.