NASA太陽軌道飛行器觀察火星在史詩級太陽風暴中的表現
除了產生令人驚嘆的極光之外，最近的一場極端風暴還提供了更多細節，說明未來的太空人在紅色星球上可能會遇到多少輻射。美國國家航空暨太空總署的漫遊車和軌道器觀測到了嚴重的太陽耀斑和日冕物質拋射，5 月20 日，X12太陽耀斑襲擊了火星。
最近的一次極端太陽風暴為了解火星上的輻射情況提供了寶貴的信息，這對未來的太空人任務至關重要。高能量粒子對火星車和軌道器造成了視覺幹擾，而美國太空總署的MAVEN 則捕捉到了由此產生的極光。圖片來源：NASA/科羅拉多大學/LASP
這次事件對太空人造成了潛在的輻射劑量，並對火星設備造成了視覺幹擾。這些觀測數據將有助於規劃輻射防護和未來的飛行任務，包括即將進行的ESCAPADE飛行任務。
自從今年早些時候太陽進入被稱為”太陽極大期”的活動高峰期以來，火星科學家們就一直在期待著史詩般的太陽風暴。在過去的一個月裡，美國國家航空暨太空總署的火星探測器和軌道飛行器為研究人員提供了前排座位，讓他們看到了一系列到達火星的太陽耀斑和日冕物質拋射–在某些情況下，甚至引起了火星極光。
這場科學盛宴提供了一個前所未有的機會，讓我們研究這類事件在深空是如何發生的，以及第一批登上火星的太空人可能會受到多少輻射。
最大的事件發生在5 月20 日，根據歐洲太空總署（ESA）和美國國家航空暨太空總署（NASA）的聯合任務–太陽軌道飛行器（Solar Orbiter）的數據，後來估計這次太陽耀斑為X12 級（X 級太陽耀斑是幾種類型中最強的）。耀斑向紅色星球發出了X 射線和伽馬射線，而隨後的日冕物質拋射則發射了帶電粒子。耀斑發出的X 射線和伽馬射線以光速移動，首先到達火星，而帶電粒子則稍微落後，僅用了幾十分鐘就到達了火星。
這個場景中的斑點是由太陽風暴中的帶電粒子撞擊美國太空總署好奇號火星探測器上的相機造成的。好奇號使用導航相機試圖捕捉沙塵暴和陣風的影像，就像這裡看到的一樣。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
火星上的輻射暴露
位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心月球到火星太空天氣分析辦公室的分析人員密切追蹤了正在發生的太空天氣。
如果太空人當時站在美國太空總署”好奇號”火星車旁邊，他們將受到8100 微格瑞的輻射劑量–相當於30 次胸部X 射線照射。雖然這並不致命，但卻是好奇號的輻射評估探測器（RAD）自12 年前著陸以來測得的最大輻射量。
就在太陽風暴的粒子抵達火星表面時，美國太空總署的好奇號火星探測器使用其導航相機捕捉到了黑白條紋和斑點。這些視覺偽影是由撞擊相機影像探測器的高能量粒子造成的。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
規劃未來任務
RAD 的數據將幫助科學家為太空人可能遇到的最高輻射水平制定計劃，而太空人可以利用火星地形進行防護。
“懸崖或熔岩管將為太空人提供額外的屏蔽，使其免受此類事件的影響。在火星軌道或深空，劑量率將大大增加，”RAD 的首席研究員、科羅拉多州博爾德市西南研究所太陽系科學與探索部的Don Hassler 說。 “如果太陽上的這一活躍區域繼續爆發，意味著未來幾週地球和火星上將出現更多的太陽風暴，我不會感到驚訝”。
在5月20日的事件中，風暴產生的大量能量撞擊了地球表面，好奇號導航相機拍攝的黑白影像上出現了”雪花”–帶電粒子撞擊相機產生的白色條紋和斑點。
同樣，美國太空總署2001 年火星奧德賽號軌道飛行器用於定位的星形照相機也被太陽粒子的能量淹沒，瞬間熄滅。 (奧德賽號有其他方法來確定方向，並在一小時內恢復了相機）。即使星形照相機短暫失靈，軌道器仍利用其高能量中子探測器收集了有關X射線、伽馬射線和帶電粒子的重要數據。
這並不是奧德賽號第一次遭遇太陽耀斑：2003 年，一個太陽耀斑產生的太陽粒子最終被估計為X45，炸毀了奧德賽的輻射探測器，而該探測器就是用來測量此類事件的。
動畫中的紫色顯示的是美國太空總署MAVEN（火星大氣與揮發演化）軌道飛行器上的成像紫外線分光儀探測到的火星夜景中的極光。紫色越亮，極光越多。這些影像是在太陽風暴的高能粒子波到達火星時拍攝的，序列在最後停頓了一下，當時高能粒子波到達時產生的噪音使儀器不堪重負。 MAVEN 在2024 年5 月14 日至20 日期間拍攝了這些影像，當時太空船在火星下方運行，仰望火星的夜景（右側可以看到火星的南極，陽光充足）。圖片來源：美國國家航空暨太空總署/科羅拉多大學/LASP
火星上空的極光
在”好奇號”的高空，NASA 的MAVEN（火星大氣與揮發物演化）軌道飛行器捕捉到了近期太陽活動的另一個影響：火星上空的極光。這些極光的出現方式與在地球上看到的不同。
我們的地球被強大的磁場屏蔽了帶電粒子，這通常會將極光限制在兩極附近的區域。 (太陽最大值是最近出現的極光的原因，最南端的阿拉巴馬州也能看到極光）。火星在遠古時期就失去了內部產生的磁場，因此無法抵禦高能粒子的攻擊。當帶電粒子撞擊火星大氣層時，極光就會席捲整個火星。
在太陽活動期間，太陽會釋放各種高能量粒子。只有能量最高的粒子才能到達地表，由RAD 測量。能量稍低的粒子，也就是那些會造成極光的粒子，會被MAVEN 的太陽高能粒子儀器感應到。
科學家可以利用儀器的數據重建太陽粒子呼嘯而過的每一分鐘的時間軸，細緻地分析這一事件是如何演變的。
MAVEN空間氣象負責人、加州大學柏克萊分校太空科學實驗室的克里斯蒂娜-李說：”這是MAVEN所見過的最大的太陽高能粒子事件。過去幾週發生了幾次太陽活動，因此我們看到一波又一波的粒子撞擊火星。
前往火星的新太空船
美國國家航空暨太空總署（NASA）太空船提供的數據不僅有助於未來前往紅色星球的行星任務。美國宇航局的其他太陽物理學任務，包括旅行者號、帕克太陽探測器和即將進行的ESCAPADE（逃逸和等離子體加速與動力學探索者）任務正在收集大量信息，而這些數據也為這些任務做出了貢獻。
ESCAPADE的兩顆小衛星將於2024年底發射，它們將圍繞火星運行，從獨特的雙重視角觀測空間天氣，比MAVEN目前單獨測量的數據更加詳細。
編譯來源：ScitechDaily
最近的一次極端太陽風暴為了解火星上的輻射情況提供了寶貴的信息，這對未來的太空人任務至關重要。高能量粒子對火星車和軌道器造成了視覺幹擾，而美國太空總署的MAVEN 則捕捉到了由此產生的極光。圖片來源：NASA/科羅拉多大學/LASP
這次事件對太空人造成了潛在的輻射劑量，並對火星設備造成了視覺幹擾。這些觀測數據將有助於規劃輻射防護和未來的飛行任務，包括即將進行的ESCAPADE飛行任務。
自從今年早些時候太陽進入被稱為”太陽極大期”的活動高峰期以來，火星科學家們就一直在期待著史詩般的太陽風暴。在過去的一個月裡，美國國家航空暨太空總署的火星探測器和軌道飛行器為研究人員提供了前排座位，讓他們看到了一系列到達火星的太陽耀斑和日冕物質拋射–在某些情況下，甚至引起了火星極光。
這場科學盛宴提供了一個前所未有的機會，讓我們研究這類事件在深空是如何發生的，以及第一批登上火星的太空人可能會受到多少輻射。
最大的事件發生在5 月20 日，根據歐洲太空總署（ESA）和美國國家航空暨太空總署（NASA）的聯合任務–太陽軌道飛行器（Solar Orbiter）的數據，後來估計這次太陽耀斑為X12 級（X 級太陽耀斑是幾種類型中最強的）。耀斑向紅色星球發出了X 射線和伽馬射線，而隨後的日冕物質拋射則發射了帶電粒子。耀斑發出的X 射線和伽馬射線以光速移動，首先到達火星，而帶電粒子則稍微落後，僅用了幾十分鐘就到達了火星。
這個場景中的斑點是由太陽風暴中的帶電粒子撞擊美國太空總署好奇號火星探測器上的相機造成的。好奇號使用導航相機試圖捕捉沙塵暴和陣風的影像，就像這裡看到的一樣。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
火星上的輻射暴露
位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心月球到火星太空天氣分析辦公室的分析人員密切追蹤了正在發生的太空天氣。
如果太空人當時站在美國太空總署”好奇號”火星車旁邊，他們將受到8100 微格瑞的輻射劑量–相當於30 次胸部X 射線照射。雖然這並不致命，但卻是好奇號的輻射評估探測器（RAD）自12 年前著陸以來測得的最大輻射量。
就在太陽風暴的粒子抵達火星表面時，美國太空總署的好奇號火星探測器使用其導航相機捕捉到了黑白條紋和斑點。這些視覺偽影是由撞擊相機影像探測器的高能量粒子造成的。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
規劃未來任務
RAD 的數據將幫助科學家為太空人可能遇到的最高輻射水平制定計劃，而太空人可以利用火星地形進行防護。
“懸崖或熔岩管將為太空人提供額外的屏蔽，使其免受此類事件的影響。在火星軌道或深空，劑量率將大大增加，”RAD 的首席研究員、科羅拉多州博爾德市西南研究所太陽系科學與探索部的Don Hassler 說。 “如果太陽上的這一活躍區域繼續爆發，意味著未來幾週地球和火星上將出現更多的太陽風暴，我不會感到驚訝”。
在5月20日的事件中，風暴產生的大量能量撞擊了地球表面，好奇號導航相機拍攝的黑白影像上出現了”雪花”–帶電粒子撞擊相機產生的白色條紋和斑點。
同樣，美國太空總署2001 年火星奧德賽號軌道飛行器用於定位的星形照相機也被太陽粒子的能量淹沒，瞬間熄滅。 (奧德賽號有其他方法來確定方向，並在一小時內恢復了相機）。即使星形照相機短暫失靈，軌道器仍利用其高能量中子探測器收集了有關X射線、伽馬射線和帶電粒子的重要數據。
這並不是奧德賽號第一次遭遇太陽耀斑：2003 年，一個太陽耀斑產生的太陽粒子最終被估計為X45，炸毀了奧德賽的輻射探測器，而該探測器就是用來測量此類事件的。
動畫中的紫色顯示的是美國太空總署MAVEN（火星大氣與揮發演化）軌道飛行器上的成像紫外線分光儀探測到的火星夜景中的極光。紫色越亮，極光越多。這些影像是在太陽風暴的高能粒子波到達火星時拍攝的，序列在最後停頓了一下，當時高能粒子波到達時產生的噪音使儀器不堪重負。 MAVEN 在2024 年5 月14 日至20 日期間拍攝了這些影像，當時太空船在火星下方運行，仰望火星的夜景（右側可以看到火星的南極，陽光充足）。圖片來源：美國國家航空暨太空總署/科羅拉多大學/LASP
火星上空的極光
在”好奇號”的高空，NASA 的MAVEN（火星大氣與揮發物演化）軌道飛行器捕捉到了近期太陽活動的另一個影響：火星上空的極光。這些極光的出現方式與在地球上看到的不同。
我們的地球被強大的磁場屏蔽了帶電粒子，這通常會將極光限制在兩極附近的區域。 (太陽最大值是最近出現的極光的原因，最南端的阿拉巴馬州也能看到極光）。火星在遠古時期就失去了內部產生的磁場，因此無法抵禦高能粒子的攻擊。當帶電粒子撞擊火星大氣層時，極光就會席捲整個火星。
在太陽活動期間，太陽會釋放各種高能量粒子。只有能量最高的粒子才能到達地表，由RAD 測量。能量稍低的粒子，也就是那些會造成極光的粒子，會被MAVEN 的太陽高能粒子儀器感應到。
科學家可以利用儀器的數據重建太陽粒子呼嘯而過的每一分鐘的時間軸，細緻地分析這一事件是如何演變的。
MAVEN空間氣象負責人、加州大學柏克萊分校太空科學實驗室的克里斯蒂娜-李說：”這是MAVEN所見過的最大的太陽高能粒子事件。過去幾週發生了幾次太陽活動，因此我們看到一波又一波的粒子撞擊火星。
前往火星的新太空船
美國國家航空暨太空總署（NASA）太空船提供的數據不僅有助於未來前往紅色星球的行星任務。美國宇航局的其他太陽物理學任務，包括旅行者號、帕克太陽探測器和即將進行的ESCAPADE（逃逸和等離子體加速與動力學探索者）任務正在收集大量信息，而這些數據也為這些任務做出了貢獻。
ESCAPADE的兩顆小衛星將於2024年底發射，它們將圍繞火星運行，從獨特的雙重視角觀測空間天氣，比MAVEN目前單獨測量的數據更加詳細。
編譯來源：ScitechDaily