火星空間太陽高能粒子能譜完整構(gòu)建
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】太陽高能粒子事件是由太陽爆發(fā)活動產(chǎn)生的最具破壞性的空間天氣事件之一。在事件期間，空間中高能帶電粒子會突然增強，可能對在軌航天器和航天員的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅?；鹦怯捎谌鄙俅艌霰Ｗo且大氣稀薄，其表面更易受到高能粒子及其在火星大氣中生成的次級粒子的影響。因此，研究太陽高能粒子事件對火星空間的影響具有至關(guān)重要的意義。
2022年2月15日，火星經(jīng)歷了一次流量和能量極高的太陽高能粒子事件。此次事件引起了全球科研人員的廣泛關(guān)注，因為它不僅提供了深入了解火星空間輻射環(huán)境的機會，還為未來火星探測任務(wù)中的防輻射工作提供了寶貴的數(shù)據(jù)和洞見。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院近代物理研究所、蘭州空間技術(shù)物理研究所和德國基爾大學(xué)的科研人員首次構(gòu)建了火星空間完整的太陽高能粒子事件的質(zhì)子能譜，對火星空間輻射環(huán)境的監(jiān)測具有重要意義。
此次事件中，中國的天問一號軌道器(Tianwen-1)、歐洲空間局的微量氣體軌道飛行器(TGO)、美國國家航空航天局的火星大氣和揮發(fā)性演化軌道器(MAVEN)以及火星表面的“好奇號”火星車(MSL)均參與了探測。這是火星空間首次有如此多的探測器同時探測到同一個太陽高能粒子事件，為科研人員提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。
科研人員利用這些探測器的數(shù)據(jù)，結(jié)合火星大氣粒子傳輸模擬，構(gòu)建了相關(guān)質(zhì)子能譜。中低能段的質(zhì)子能譜由MEPA和MAVEN上的能量粒子儀提供，而更高能段的質(zhì)子通量則是通過結(jié)合火星表面的輻射評估探測器和火星粒子傳輸模型仿真反演得到的。通過對這些觀測和反演能譜進行擬合，科研人員得到了此次太陽高能粒子事件在火星空間1至1000MeV能量范圍內(nèi)的完整質(zhì)子能譜。
利用這一完整能譜，科研人員計算了此次太陽高能粒子事件在火星軌道和火星表面引發(fā)的輻射劑量。計算結(jié)果與軌道和表面的實際測量值定量相符，驗證了MEPA數(shù)據(jù)的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準(zhǔn)性。這一結(jié)果不僅加深了對火星空間輻射環(huán)境的理解，還為未來類似事件的研究提供了參考。
相關(guān)研究成果The 2022 February 15 Solar Energetic Particle Event at Mars: A Synergistic Study Combining Multiple Radiation Detectors on the Surface and in Orbit of Mars With Models于近日發(fā)表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)上，并被選為當(dāng)期封面文章。
參考來源： 近代物理研究所
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