Könnten Lavaröhren, Höhlen oder unterirdische Behausungen ein sicherer Hafen für zukünftige Astronauten auf dem Mars sein? Wissenschaftler des NASA-Rover-Teams Curiosity helfen, ähnliche Fragen mit dem Radiation Assessment Detector (RAD) zu untersuchen.
Im Gegensatz zur Erde hat der Mars kein Magnetfeld, das ihn vor hochenergetischen Teilchen schützt, die durch den Weltraum fliegen. Diese Strahlung kann die menschliche Gesundheit ernsthaft schädigen und die Lebenserhaltungssysteme, auf die Marsastronauten angewiesen sein werden, ernsthaft untergraben.
Basierend auf Daten von RAD Curiosity stellen die Forscher fest, dass die Verwendung natürlicher Materialien wie Gesteine und Sedimente auf dem Mars einen gewissen Schutz vor dieser allgegenwärtigen kosmischen Strahlung bieten kann. In einem diesen Sommer in JGR Planets veröffentlichten Artikel beschreiben sie, wie Curiosity vom 9. bis 21. September 2016 in der Nähe einer Klippe an einem Ort namens Murray Buttes geparkt blieb.
Dort verzeichnete RAD eine Verringerung der Gesamtstrahlung um 4 %. Noch wichtiger ist, dass das Gerät eine Reduzierung der Emissionen neutraler Partikel um 7,5 % festgestellt hat, einschließlich Neutronen, die Gestein durchdringen können und besonders gesundheitsschädlich sind. Diese Zahlen sind statistisch hoch genug, um zu zeigen, dass dies auf den Standort von Curiosity am Fuß der Klippe zurückzuführen ist und nicht auf die üblichen Änderungen der Hintergrundstrahlung. Die Forscher suchen nun nach anderen Orten, an denen RAD solche Messungen replizieren kann.
Weltraumwetter-Außenposten der NASA auf dem Mars
Ein Großteil der von RAD gemessenen Strahlung stammt von galaktischer kosmischer Strahlung – Teilchen, die von explodierenden Sternen ausgestoßen und im ganzen Universum verstreut werden. Dadurch entsteht ein Teppich aus „Strahlungshintergrund“, der eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen kann. Sporadisch intensive Strahlung kommt von der Sonne in Form von Sonnenstürmen, die mächtige Bögen aus ionisiertem Gas in den interplanetaren Raum schleudern.
„Diese Strukturen biegen sich im Weltraum und bilden manchmal komplexe hörnchenförmige Magnetröhren, die größer als die Erde sind und Stoßwellen erzeugen, die Teilchen effektiv anregen können“, sagte Jinnan Guo, der die Studie leitete, die im September in The Astronomy and Astrophysics Review veröffentlicht wurde Neun Jahre RAD-Daten.
"Kosmische Strahlung, Sonnenstrahlung und Sonnenstürme sind alles Komponenten des Weltraumwetters, und RAD ist eigentlich ein Außenposten des Weltraumwetters auf der Marsoberfläche", sagte Don Hassler vom Southwest Research Institute, Hauptforscher des RAD-Instruments.
Sonnenstürme treten mit unterschiedlicher Häufigkeit auf, basierend auf 11-Jahres-Zyklen, wobei einige Zyklen häufigere und stärkere Stürme aufweisen als andere. Ironischerweise könnten sich Perioden mit maximaler Sonnenaktivität als die sicherste Zeit für zukünftige Astronauten auf dem Mars erweisen: Eine erhöhte Sonnenaktivität schützt den Roten Planeten um 30-50 % vor kosmischer Strahlung im Vergleich zu Perioden mit geringerer Sonnenaktivität.
„Es ist ein Kompromiss“, sagte Guo. „Diese Perioden hoher Intensität reduzieren eine Strahlungsquelle: die allgegenwärtige energiereiche Hintergrundstrahlung der kosmischen Strahlung um den Mars. Aber gleichzeitig müssen Astronauten mit zeitweiliger, intensiverer Strahlung von Sonnenstürmen fertig werden."
RAD-Beobachtungen sind der Schlüssel zur Entwicklung der Fähigkeit, das Weltraumwetter, die Auswirkungen der Sonne auf die Erde und andere Körper des Sonnensystems vorherzusagen und zu messen. Während die NASA mögliche bemannte Flüge zum Mars plant, dient RAD als Außenposten und Teil des Heliophysical System Observatory – einer Flottille von 27 Missionen, die die Sonne und ihre Auswirkungen auf den Weltraum untersuchen – deren Forschung unser Verständnis und die Erforschung des Weltraums unterstützt.
Bis heute hat RAD die Auswirkungen von mehr als einem Dutzend Sonnenstürmen (fünf während des Vorbeiflugs am Mars 2012) gemessen, obwohl die letzten neun Jahre von besonders schwachen Phasen der Sonnenaktivität geprägt waren.
Wissenschaftler sehen gerade jetzt eine erhöhte Aktivität, wenn die Sonne aus dem Winterschlaf auftaucht und aktiver wird. Tatsächlich fand RAD am 28. Oktober 2021 Beweise für die erste Eruption der X-Klasse des neuen Sonnenzyklus. Eruptionen der X-Klasse sind die intensivste Kategorie von Sonneneruptionen, von denen die größten Strom und Kommunikation auf der Erde lahmlegen können. Weitere Beobachtungen sind erforderlich, um abzuschätzen, wie gefährlich ein wirklich starker Sonnensturm für Menschen auf der Marsoberfläche ist.
Die Ergebnisse von RAD werden in die viel größere Menge an Daten einfließen, die für zukünftige bemannte Missionen gesammelt werden. Die NASA hat sogar das Gegenstück von Curiosity, den Rover Perseverance, mit Materialproben von Raumanzügen ausgestattet, um zu beurteilen, wie gut sie der Strahlung im Laufe der Zeit standhalten.
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