Marte è bombardato da radiazioni. Senza uno scudo magnetico protettivo e un'atmosfera densa come quella terrestre, le radiazioni dallo spazio hanno un percorso quasi senza ostacoli verso la superficie marziana. Le nostre macchine possono vagare in superficie e affrontare impunemente tutte quelle radiazioni. Ma non umani. Per gli umani, tutta quella radiazione è un pericolo mortale.
Come possono i potenziali esploratori umani farcela?
Bene, avranno bisogno di un riparo. E dovranno portarlo con sé o costruirlo lì in qualche modo.
O forse no. Forse potrebbero usare le caratteristiche naturali come parte della loro protezione.
Un nuovo studio che utilizza i dati di MSL Curiosity ha scoperto come le caratteristiche del paesaggio naturale di Marte possono fornire un riparo dalle radiazioni. Nello specifico, mostra come i buttes marziani forniscano protezione dalle particelle ad alta energia provenienti dallo spazio. Lo studio si intitola “ Direzionalità della radiazione superficiale marziana e derivazione della radiazione albedo ascendente ” ed è pubblicato in Geophysical Research Letters. L'autore principale è Guo Jingnan della University of Science and Technology of China.
Quando MSL Curiosity è atterrato sulla superficie di Marte nel 2012, trasportava nel suo carico uno strumento chiamato Rilevatore di valutazione delle radiazioni (RAD.) RAD si occupa di prepararsi per future visite umane su Marte. Rileva e misura le radiazioni nocive su Marte provenienti dal Sole e da altre fonti. Può anche valutare il rischio che le radiazioni pongono a qualsiasi vita microbica esistente su Marte. RAD ha le dimensioni di un tostapane e si trova in modo discreto sulla superficie superiore di Curiosity.
MSL Curiosity e il rivelatore di valutazione delle radiazioni. Il compito di RAD è misurare sia il tipo che la quantità di radiazioni nocive che raggiungono la superficie di Marte. Credito immagine: NASA
Una delle aree MSL studiate con RAD è la regione di Murray Buttes. La regione di Murray Buttes si trova sul Monte Sharp inferiore nel cratere Gale. La curiosità era lì principalmente per studiare la geologia, in particolare le caratteristiche dell'arenaria e un tipo di stratificazione chiamata 'lettiera incrociata'. Ma mentre era lì, RAD continuava a raccogliere dati. E quei dati hanno mostrato un calo delle radiazioni superficiali.
Questa vista dalla Mast Camera (Mastcam) nel rover Curiosity Mars della NASA mostra un affioramento con rocce finemente stratificate all'interno della regione 'Murray Buttes' sul Monte Sharp inferiore. Lo strumento RAD di MSL Curiosity ha rilevato livelli inferiori di radiazioni spaziali vicino alle estremità. Credito immagine:NASA/JPL-Caltech/MSSS
MSL Curiosity ha trascorso 13 sol parcheggiata vicino a un butte nell'area di Murray Buttes. Mentre era lì, principalmente conduceva scienze della superficie e operazioni di perforazione. Ma anche la RAD è stata attiva, offrendo agli scienziati una lettura di 13 giorni dei dati sulle radiazioni in un'unica posizione.
Questa immagine dello studio mostra parte della traversa di MSL e anche la posizione della sua fase stazionaria di 13 sol. Lo strumento RAD è stato in grado di raccogliere dati in un'unica posizione per 13 sol. Credito immagine: Jingnan et al, 2021.
I dati RAD hanno mostrato che mentre si avvicinava al butte, c'era una riduzione della dose di radiazioni di circa il 5%. Il team di ricerca ha anche costruito una mappa della visibilità del cielo, mostrando che il 19% del cielo era oscurato quando il rover era vicino al butte. Questa non è una schiacciata scientifica quando si tratta di proteggere i futuri esploratori umani dalle radiazioni, ma sono dati importanti.
Il team di ricerca ha creato una mappa del cielo per illustrare l'effetto del butte sull'esposizione alle radiazioni. Mostra la visibilità panoramica del cielo per RAD in funzione dei 360° dell'angolo di azimut (0° per il nord). L'area ombreggiata in arancione mostra l'angolo zenit della visuale ostruita durante il parcheggio a 13 sol del rover. Le aree non ombreggiate mostrano come le particelle superficiali possono raggiungere direttamente il RAD. Credito immagine: Jingnan et al, 2021.
Ci sono più sfumature nei dati. Durante la guida attraverso l'area di Murray Buttes, Curiosity non aveva una visuale libera del cielo a causa delle caratteristiche del terreno. Quindi il team ha costruito la vista panoramica del cielo dalle medie prese nei mesi precedenti per confrontarla con i dati raccolti durante il parcheggio di 13 sol. Ci sono alcune approssimazioni in quelle medie, ma dovranno andare bene. La linea rossa tratteggiata nell'immagine sopra rappresenta quelle approssimazioni e medie.
RAD ha trovato anche qualcos'altro. Le radiazioni che colpiscono cose, o persone, sulla superficie di Marte provengono dallo spazio. E la maggior parte delle radiazioni che colpiscono una persona o un pezzo di equipaggiamento proviene direttamente dal cielo. Ma parte della radiazione è radiazione albedo, il che significa che viene riflessa dalla superficie, colpendo oggetti dal basso. Cosa ha scoperto la RAD a riguardo?
Questo grafico dello studio mostra quanto del cielo è stato bloccato dal butte rispetto a quanto mentre il rover si trovava in un terreno più aperto, in funzione dell'angolo di zenit. Credito immagine: Jingnan et al, 2021.
Si scopre che le stesse caratteristiche superficiali che possono offrire protezione dalla radiazione diretta possono anche aumentare la radiazione riflessa. La RAD ha mostrato che i buttes possono creare un aumento di questa radiazione riflessa secondaria. Questa è una delle complessità nella comprensione delle radiazioni su Marte.
La dose di radiazioni sulla superficie di Marte non è costante, ma fluttua. I cambiamenti eliosferici possono influenzarlo, così come l'angolo del cielo a cui qualsiasi esploratore può essere esposto. Un angolo più ripido significa che la radiazione deve viaggiare attraverso più atmosfera, il che cambia l'esposizione della superficie. L'orbita di Marte cambia la sua distanza dal Sole, il che influenza anche la radiazione superficiale. Le quote più basse saranno esposte a meno radiazioni rispetto alle quote più alte. E la radiazione non è un fenomeno omogeneo: ci sono protoni, particelle alfa, ioni di vari elementi, neutroni e raggi gamma.
Nel complesso lo studio aiuta a dipingere un quadro più completo dell'ambiente delle radiazioni marziane. Si è riflettuto molto sull'utilizzo delle risorse in situ su Marte. Il riparo è una necessità primaria per gli esploratori su Marte, e se è possibile ottenere un vantaggio utilizzando le caratteristiche del terreno esistenti per la protezione, allora quelle caratteristiche si adatteranno a un profilo di missione da qualche parte. Si parla già molto di collocare basi in tubi di lava, dove le persone sarebbero protette da metri di regolite marziana. Ma gli astronauti non possono passare tutto il loro tempo lì. Dovranno avventurarsi nelle radiazioni.
Qualsiasi missione su Marte che coinvolga gli umani avrà bisogno di strati e strati di contingenze. In caso di emergenza di qualche tipo, sarà fondamentale mantenere le dosi di radiazioni degli astronauti il più basse possibile. Infatti, l'intera missione sarà pianificata per mantenere l'esposizione annuale entro i limiti. Non è troppo difficile immaginare che gli esploratori planetari facciano uso di qualsiasi rifugio contro le radiazioni possibile mentre cercano di far fronte a un guasto all'attrezzatura o ad altri contrattempi. Mappe dettagliate delle radiazioni che tengono conto dell'esposizione del cielo e del terreno e qualsiasi altra cosa potrebbe salvare vite umane.
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