Kan lavarör, grottor eller underjordiska bostäder vara en fristad för framtida astronauter på Mars? Forskare på NASA:s Curiosity rover-team hjälper till att undersöka liknande frågor med Radiation Assessment Detector, eller RAD.
Till skillnad från jorden har Mars inget magnetfält som skyddar den från högenergipartiklar som flyger genom rymden. Denna strålning kan orsaka allvarliga skador på människors hälsa och allvarligt undergräva de livsuppehållande system som Mars-astronauter kommer att vara beroende av.
Baserat på data från RAD Curiosity, finner forskarna att användning av naturliga material som stenar och sediment på Mars kan ge visst skydd mot denna allestädes närvarande kosmiska strålning. I en tidning som publicerades i somras i JGR Planets, beskrev de hur Curiosity förblev parkerad nära en klippa på en plats som heter Murray Buttes från 9 till 21 september 2016.
Där registrerade RAD en minskning med 4 % av den totala strålningen. Ännu viktigare, enheten fann en 7,5% minskning av neutrala partikelutsläpp, inklusive neutroner, som kan penetrera sten och är särskilt skadliga för människors hälsa. Dessa siffror är statistiskt tillräckligt höga för att visa att detta beror på Curiositys läge vid klippans fot, snarare än de vanliga förändringarna i bakgrundsstrålningen. Forskarna letar nu efter andra platser där RAD kan replikera sådana mätningar.
NASA:s rymdväderutpost på Mars
Mycket av den strålning som mäts av RAD kommer från galaktiska kosmiska strålar - partiklar som skjuts ut av exploderande stjärnor och utspridda över hela universum. Detta skapar en matta av "strålningsbakgrund", vilket kan utgöra en fara för människors hälsa. Sporadisk intensiv strålning kommer från solen i form av solstormar, som skjuter ut kraftfulla bågar av joniserad gas i det interplanetära rymden.
"Dessa strukturer böjer sig i rymden, ibland bildar komplexa croissantformade magnetiska rör större än jorden, och producerar stötvågor som effektivt kan excitera partiklar", säger Jinnan Guo, som ledde studien, publicerad i september i The Astronomy and Astrophysics Review där analyser nio år av RAD-data.
"Kosmiska strålar, solstrålning, solstormar är alla komponenter i rymdvädret, och RAD är faktiskt en utpost för rymdvädret på Mars yta", säger Don Hassler från Southwest Research Institute, huvudutredare av RAD-instrumentet.
Solstormar förekommer med varierande frekvens baserat på 11-årscykler, med vissa cykler med tätare och kraftigare stormar än andra. Ironiskt nog kan perioder med maximal solaktivitet visa sig vara den säkraste tiden för framtida astronauter på Mars: ökad solaktivitet skyddar den röda planeten från kosmiska strålar med 30-50 % jämfört med perioder då solaktiviteten är lägre.
"Det är en kompromiss," sa Guo. "Dessa perioder med hög intensitet minskar en strålningskälla: den allestädes närvarande högenergetiska kosmiska strålningsbakgrundsstrålningen runt Mars. Men samtidigt kommer astronauter att behöva brottas med intermittent, mer intensiv strålning från solstormar."
RAD-observationer är nyckeln till att utveckla förmågan att förutsäga och mäta rymdväder, solens effekter på jorden och andra solsystemkroppar. Eftersom NASA planerar för möjliga mänskliga flygningar till Mars, fungerar RAD som en utpost och en del av Heliophysical System Observatory – en flottilj med 27 uppdrag som studerar solen och dess effekter på rymden – vars forskning stödjer vår förståelse och utforskning av rymden.
Hittills har RAD mätt effekterna av mer än ett dussin solstormar (fem under Mars-flyget 2012), även om de senaste nio åren har präglats av särskilt svaga perioder av solaktivitet.
Forskare har just nu börjat se ökad aktivitet när solen kommer ur viloläge och blir mer aktiv. Faktum är att RAD hittade bevis för den första X-klassens flare i den nya solcykeln den 28 oktober 2021. X-klassbloss är den mest intensiva kategorin av solflammor, varav den största kan slå ut ström och kommunikation på jorden. Fler observationer behövs för att bedöma hur farlig en verkligt kraftfull solstorm är för människor på Mars yta.
RAD:s resultat kommer att matas in i den mycket större mängden data som kommer att samlas in för framtida besättningsuppdrag. NASA har till och med utrustat Curiositys motsvarighet, Perseverance rover, med prover av rymddräkter för att bedöma hur väl de håller emot strålning över tid.
Läs också: