中新網(wǎng)北京11月20日電 (記者 孫自法)太陽(yáng)高能粒子事件是由太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)產(chǎn)生的最具破壞性的空間天氣事件之一，這些高能粒子可能到達(dá)火星后并對(duì)火星空間和火星表面產(chǎn)生影響，對(duì)未來(lái)火星探測(cè)任務(wù)中的防輻射工作具有重要意義，因此備受學(xué)界關(guān)注。
記者11月20日從中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所獲悉，由中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的合作團(tuán)隊(duì)利用中外高能粒子及輻射探測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合火星大氣粒子傳輸模擬，在國(guó)際上首次完整地構(gòu)建了太陽(yáng)高能粒子在火星空間的能譜。
這項(xiàng)火星空間輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得的重要研究進(jìn)展，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)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(guó)基爾大學(xué)研究人員共同完成，相關(guān)成果論文已獲國(guó)際專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《地球物理研究快報(bào)》(Geophysical Research Letters)以封面文章發(fā)表。
本次研究成果論文發(fā)表的期刊封面。(圖源：《地球物理研究快報(bào)》)合作團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō)，2021年11月，中國(guó)天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器進(jìn)入火星科學(xué)任務(wù)軌道，其搭載的能量粒子分析儀(MEPA)開(kāi)始探測(cè)火星空間的粒子通量。2022年2月15日，能量粒子分析儀觀測(cè)到一個(gè)流量和能量極高的太陽(yáng)高能粒子事件。該事件同時(shí)被歐洲空間局的微量氣體軌道飛行器(TGO)、美國(guó)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(hào)火星車(chē)探測(cè)到，成為火星空間首次有如此多的探測(cè)器同時(shí)探測(cè)到同一個(gè)太陽(yáng)高能粒子事件。
此前，火星大氣和揮發(fā)性演化軌道器搭載的太陽(yáng)高能粒子儀僅能探測(cè)到能量在7兆電子伏(MeV)以下的質(zhì)子通量，而天問(wèn)一號(hào)能量粒子分析儀能夠探測(cè)2至100兆電子伏的質(zhì)子通量，極大地?cái)U(kuò)充了火星空間高能質(zhì)子的能量監(jiān)測(cè)范圍，可為相關(guān)研究提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。
在本項(xiàng)研究中，合作團(tuán)隊(duì)使用多個(gè)探測(cè)器數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建太陽(yáng)高能粒子事件的相關(guān)質(zhì)子能譜。其中，中低能段的質(zhì)子能譜由天問(wèn)一號(hào)能量粒子分析儀和火星大氣和揮發(fā)性演化軌道器上的能量粒子儀提供；更高能段的質(zhì)子通量是團(tuán)隊(duì)結(jié)合火星表面的輻射評(píng)估探測(cè)器和火星粒子傳輸模型仿真反演得到。他們通過(guò)對(duì)上述觀測(cè)和反演的能譜進(jìn)行擬合，得到此次太陽(yáng)高能粒子事件在火星空間1—1000兆電子伏能量范圍內(nèi)的完整質(zhì)子能譜。
本次研究觀測(cè)的能譜和重構(gòu)的2022年2月15日太陽(yáng)高能粒子事件1-1000MeV的質(zhì)子能譜。(圖源：《地球物理研究快報(bào)》)該團(tuán)隊(duì)利用這一完整能譜，對(duì)前述太陽(yáng)高能粒子事件在火星軌道、火星表面引發(fā)的輻射劑量進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)果與軌道和表面實(shí)際測(cè)量值定量相符，從而驗(yàn)證了天問(wèn)一號(hào)能量粒子分析儀數(shù)據(jù)的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準(zhǔn)性。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，完整構(gòu)建火星空間太陽(yáng)高能粒子能的研究成果，將加深人們對(duì)火星空間輻射環(huán)境的理解，既可為未來(lái)類(lèi)似太陽(yáng)高能粒子事件的研究提供參考，也凸顯在火星進(jìn)行連續(xù)和協(xié)同輻射監(jiān)測(cè)的必要性。(完)