人类对火星的征途中，可能不得不考虑太阳辐射的影响
照片中的黑点是来自太阳的高能粒子轰击NASA好奇号火星车的一个导航摄像头导致的，火星车试图用其导航摄像头去捕捉火星上的沙尘暴。
（图源: NASA/JPL-Caltech）
五月中旬，一个巨大的太阳黑子在地球上引发了一起历史性的地磁风暴，几天之后，这颗黑子又在火星上引发了一起历史性的“火”磁风暴。
在2024年5月20日，欧空局的太阳轨道载具（Solar Orbiter）的数据显示，一个X12级的太阳耀斑——耀斑分类等级中最强的耀斑，从太阳黑子AR3664（在围绕太阳转了一圈后，被重新命名为AR3697）中爆发而出。一次强烈的日冕物质抛射紧随其后，对着火星以几百万公里每小时的速度抛射了一团巨大的炽热太阳等离子体云。
这次太阳风暴为科学家们提供了了解太阳风暴很好的机会。NASA的火星大气与挥发物演化任务（MAVEN），2001火星奥德赛号（2001 Mars Odyssey）和好奇号火星车（Curiosity Mars rover）在了解这次太阳风暴中起到了关键作用，这会帮助科学家更好的了解这颗红色星球，并且更好的计划未来对火星的载人航天任务。
“我们获得了几乎全部关于从5月11号到5月20号，在火星上发生的这次太阳风暴事件的数据，日冕物质抛射是极高能的粒子从太阳大气中喷发出来，而且我们才刚刚开始去研究这个问题。五月14号的耀斑为我们提供了很多的有价值的信息。” 艾德·蒂曼，科罗拉多大学博尔德分校的大气与空间物理实验室中的一位太阳学家在一封寄给space.com的电子邮箱中说。
“这次的太阳耀斑在预料之中的显著提高了火星大气的温度，并且因为耀斑而产生的日冕物质抛射也导致了火星上的极光。” 蒂曼补充道。
火星大气与挥发物演化任务（MAVEN）在亲眼目睹了火星上极光，但是火星上的极光的产生原因和地球上的极光的产生原因还是有些区别的。
地球有一个自己的保护人类不受来自太阳的带电粒子侵袭的磁场。磁场会把这些带电粒子导向南北极附近，这就是为什么极光集中于地球高纬度地区。但是火星的磁场已经在上古时期就被太阳风剥离了。所以，当这些带电粒子轰击到火星大气上时，火星表面几乎所有的地方都有看到极光的机会。
好奇号的辐射评估探测器（Radiation Assessment Detector, RAD）可以检测直接轰击到火星表面上的超高能粒子，但是能量较低的粒子是产生极光的原因。NASA的MAVEN上的太阳高能粒子探测器就可以很好的探测到这些粒子，为科学家提供这些粒子的数据。
“这是MAVEN任务开始以来见到的最强的太阳风暴。” 克里斯蒂娜·李，加州大学伯克利分校空间科学实验室的 MAVEN 空间天气负责人在一份NASA的公开声明中说道。
在研究这些高能粒子时，好奇号的辐射评估探测器同时也起到了重要作用。比如，辐射评估探测器的数据显示出在好奇号附近地区，因为太阳风暴带来的高能粒子而产生的辐射强度为8100毫格雷（辐射强度单位），作为对比，如果有人站在好奇号旁边，其受到的辐射与接受30次胸部 X 光检查相同。这次是好奇号12年任务中所检测到的最大的辐射剂量，这次的辐射太过于强大甚至在好奇号火星车拍摄的照片上留下了一些白色的雪花似的痕迹。
同时，2001火星奥德赛号也受到了这次太阳风暴的影响，它用来调整轨道位置的摄像机由于强大的辐射的影响被暂时的下线了。尽管受到了太阳风暴的影响，但是2001火星奥德赛号还是利用其搭载的高能中子探测器收集到了关于这些带电粒子和X射线以及伽马射线的信号。
更有意思的是，火星附近的探测器可以侦测到这次的事件，人类也可以看到太阳风暴对火星带来的影响。
“在好奇号所拍摄的照片上由于带电粒子导致的白色斑点和条纹和宇航员在太空中视网膜被高能粒子冲击时所成的像几乎一模一样。事实上，国际空间站上的的宇航员经常报告说，在太阳风暴时闭上眼睛，会看到烟花似的东西。” 塔米莎·斯科夫，一位来自宾夕法尼亚州米勒斯维尔大学的空间天气教授在一封邮件中告诉space，她同时也是一位Aerospace Corporation的退休研究人员。
“这是因为这些高能粒子在通过CCD的感光元件或视网膜时会留下自己的一些能量，这些留下的能量就会导致这些假信号，让摄像机或者人类错误的认为这是光信号。” 斯科夫补充道。
科学家们认为这次太阳风暴带来的辐射并没有达到致死量，但是这仍然提示着我们未来的火星探险家们要为此做好准备。研究人员表示，收集到的信息让我们更好地了解如何在强烈的太阳风暴来临时保障火星宇航员的安全。
“悬崖边和冷却的岩浆管可以为航天员提供额外的保护，在火星轨道或者太空深处，辐射的剂量会比在地表接受的要显著的多。” 唐·哈斯勒，科罗拉多大学博尔德分校的西南研究所太阳系科学与探索部门的RAD 首席研究员在一份NASA公开声明中表示。
在保证人类安全的同时，科学家们同样也很担心地球以外的农业发展。像上个月那样强大的太阳风暴会增加在火星这种地方种植农作物的难度，
“种植植物需要光照，能量和很大的空间，因此尽管殖民者可以通过人造阳光维持植物的生长，岩浆管或者洞穴中也没有足够的空间进行大规模种植而养活殖民者。” 斯科夫说道。“不想地球，火星的大气层太过于脆弱，脆弱到高能粒子可以直接打穿大气层直达表面，这表明辐射风暴将是一个火星殖民者面临的持续问题。这些辐射就像一场细雨一样不断地落到地面上。”
随着黑子AR3697再次的对准火星，研究人员希望再次从这颗黑子中学到点什么。“同样的黑子群仍然处于活跃状态，并且随着太阳的自转，这群黑子再次的对准了火星。这群黑子可能复刻之前的太阳风暴，从而提供对火星大气的演化过程的了解。” 蒂曼说道。
BY: Meredith Garofalo
FY: Chen Li
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