Under de kommande månaderna kommer två av NASA:s Mars-rymdfarkoster att få en oöverträffad möjlighet att studera hur solflammor – gigantiska explosioner på solens yta – kan påverka robotar och framtida astronauter på den röda planeten.
Det beror på att solen går in i en period av toppaktivitet som kallas solmaximum, något som inträffar ungefär vart elfte år. Under solmaximum är solen särskilt benägen att kasta brinnande raserianfall i en mängd olika former – inklusive solflammor och koronala massutkastningar – som sänder ut strålning djupt ut i rymden. När en serie av dessa solhändelser bryter ut kallas det en solstorm.
Jordens magnetfält skyddar till stor del vår hemplanet från effekterna av dessa stormar. Men Mars förlorade sitt globala magnetfält för länge sedan, vilket gjorde att den röda planeten blev mer sårbar för solens energirika partiklar. Hur intensiv blir solaktiviteten på Mars? Forskare hoppas att det nuvarande solmaximum ska ge dem en chans att ta reda på det. Innan man skickar människor dit måste rymdorganisationer bestämma, bland många andra detaljer, vilken typ av strålskydd astronauter skulle behöva.
"För människor och tillgångar på Mars yta har vi inte ett solidt grepp om vad effekten är av strålning under solaktivitet", säger Shannon Curry från University of Colorado Boulders laboratorium för atmosfärs- och rymdfysik. Curry är huvudutredare för NASA:s MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) orbiter, som hanteras av NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Jag skulle faktiskt älska att se den "stora" på Mars i år – en stor händelse som vi kan studera för att förstå solstrålningen bättre innan astronauter åker till Mars."
Mäter högt och lågt
MAVEN observerar strålning, solpartiklar och mer från högt över Mars. Planetens tunna atmosfär kan påverka intensiteten hos partiklarna när de når ytan, vilket är där NASA:s Curiosity-rover kommer in. Data från Curiositys Radiation Assessment Detector, eller RAD, har hjälpt forskare att förstå hur strålning bryter ner kolbaserade molekyler på ytan, en process som kan påverka huruvida tecken på forntida mikrobiellt liv finns bevarade där. Instrumentet har också gett NASA en uppfattning om hur mycket avskärmning från strålning astronauter kan förvänta sig genom att använda grottor, lavarör eller klippväggar för skydd.
När en solhändelse inträffar tittar forskare både på mängden solpartiklar och hur energiska de är.
"Du kan ha en miljon partiklar med låg energi eller 10 partiklar med extremt hög energi", säger RAD:s huvudutredare, Don Hassler från Boulder, Colorado, kontor för Southwest Research Institute. "Medan MAVENs instrument är mer känsliga för lågenergiinstrument, är RAD det enda instrumentet som kan se de högenergiinstrument som tar sig genom atmosfären till ytan, där astronauter skulle vara."
När MAVEN upptäcker en stor solfloss, låter orbiterteamet veta det till Curiosity-teamet så att de kan se efter förändringar i RAD:s data. De två uppdragen kan till och med sammanställa en tidsserie som mäter förändringar ner till en halv sekund när partiklar anländer till Mars atmosfär, interagerar med den och så småningom träffar ytan.
MAVEN-uppdraget leder också ett tidig varningssystem som låter andra Mars-rymdfarkostteam veta när strålningsnivåerna börjar stiga. Heads-up gör det möjligt för uppdrag att stänga av instrument som kan vara sårbara för solflammor, vilket kan störa elektronik och radiokommunikation.
Tappat vatten
Utöver att hjälpa till att hålla astronauter och rymdfarkoster säkra, kan studier av solmaximum också ge insikt i varför Mars förändrades från att vara en varm, våt jordliknande värld för miljarder år sedan till den iskalla öken den är idag.
Planeten befinner sig i en punkt i sin omloppsbana när den är närmast solen, vilket värmer upp atmosfären. Det kan göra att böljande dammstormar täcker ytan. Ibland smälter stormarna samman och blir globala.
Även om det finns lite vatten kvar på Mars - mestadels is under ytan och vid polerna - cirkulerar en del fortfarande som ånga i atmosfären. Forskare undrar om globala dammstormar hjälper till att skjuta ut denna vattenånga och lyfter den högt över planeten, där atmosfären avskalas under solstormar. En teori är att denna process, som upprepas tillräckligt många gånger under eoner, kan förklara hur Mars gick från att ha sjöar och floder till praktiskt taget inget vatten idag.
Om en global dammstorm skulle inträffa samtidigt som en solstorm skulle det ge en möjlighet att testa den teorin. Forskare är särskilt upphetsade eftersom just detta solmaximum inträffar i början av den dammigaste säsongen på Mars, men de vet också att en global dammstorm är en sällsynt händelse.
Tillhandahålls av NASA
