中新網(wǎng)北京11月20日電 (記者 孫自法)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，這些高能粒子可能到達火星后并對火星空間和火星表面產(chǎn)生影響，對未來火星探測任務中的防輻射工作具有重要意義，因此備受學界關注。
記者11月20日從中國科學院近代物理研究所獲悉，由中國科學家領導的合作團隊利用中外高能粒子及輻射探測數(shù)據(jù)，并結(jié)合火星大氣粒子傳輸模擬，在國際上首次完整地構建了太陽高能粒子在火星空間的能譜。
這項火星空間輻射環(huán)境監(jiān)測領域取得的重要研究進展，由中國科學技術大學、中國科學院近代物理研究所、蘭州空間技術物理研究所和德國基爾大學研究人員共同完成，相關成果論文已獲國際專業(yè)學術期刊《地球物理研究快報》(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》)合作團隊介紹說，2021年11月，中國天問一號環(huán)繞器進入火星科學任務軌道，其搭載的能量粒子分析儀(MEPA)開始探測火星空間的粒子通量。2022年2月15日，能量粒子分析儀觀測到一個流量和能量極高的太陽高能粒子事件。該事件同時被歐洲空間局的微量氣體軌道飛行器(TGO)、美國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探測到，成為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。
此前，火星大氣和揮發(fā)性演化軌道器搭載的太陽高能粒子儀僅能探測到能量在7兆電子伏(MeV)以下的質(zhì)子通量，而天問一號能量粒子分析儀能夠探測2至100兆電子伏的質(zhì)子通量，極大地擴充了火星空間高能質(zhì)子的能量監(jiān)測范圍，可為相關研究提供關鍵數(shù)據(jù)支持。
在本項研究中，合作團隊使用多個探測器數(shù)據(jù)來構建太陽高能粒子事件的相關質(zhì)子能譜。其中，中低能段的質(zhì)子能譜由天問一號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)子通量是團隊結(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。他們通過對上述觀測和反演的能譜進行擬合，得到此次太陽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。
本次研究觀測的能譜和重構的2022年2月15日太陽高能粒子事件1-1000MeV的質(zhì)子能譜。(圖源：《地球物理研究快報》)該團隊利用這一完整能譜，對前述太陽高能粒子事件在火星軌道、火星表面引發(fā)的輻射劑量進行計算，得到的結(jié)果與軌道和表面實際測量值定量相符，從而驗證了天問一號能量粒子分析儀數(shù)據(jù)的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準性。
業(yè)內(nèi)專家表示，完整構建火星空間太陽高能粒子能的研究成果，將加深人們對火星空間輻射環(huán)境的理解，既可為未來類似太陽高能粒子事件的研究提供參考，也凸顯在火星進行連續(xù)和協(xié)同輻射監(jiān)測的必要性。(完)