Kunnen lavabuizen, grotten of ondergrondse woningen een veilige haven zijn voor toekomstige astronauten op Mars? Wetenschappers van NASA's Curiosity rover-team helpen soortgelijke vragen te onderzoeken met de Radiation Assessment Detector of RAD.
In tegenstelling tot de aarde heeft Mars geen magnetisch veld dat hem beschermt tegen hoogenergetische deeltjes die door de ruimte vliegen. Deze straling kan ernstige schade toebrengen aan de menselijke gezondheid en de levensondersteunende systemen waarvan de astronauten op Mars afhankelijk zijn, ernstig ondermijnen.
Op basis van gegevens van de RAD Curiosity vinden de onderzoekers dat het gebruik van natuurlijke materialen zoals rotsen en sedimenten op Mars enige bescherming kan bieden tegen deze alomtegenwoordige kosmische straling. In een artikel dat deze zomer in JGR Planets werd gepubliceerd, beschrijven ze hoe Curiosity van 9 tot 21 september 2016 geparkeerd stond bij een klif in een plaats genaamd de Murray Buttes.
Terwijl hij daar was, registreerde RAD een vermindering van 4% van de totale straling. Wat nog belangrijker is, het apparaat vond een reductie van 7,5% in de emissie van neutrale deeltjes, inclusief neutronen, die door rots kunnen dringen en bijzonder schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Deze cijfers zijn statistisch hoog genoeg om aan te tonen dat dit te wijten is aan de locatie van Curiosity aan de voet van de klif, en niet aan de gebruikelijke veranderingen in achtergrondstraling. De onderzoekers zoeken nu naar andere plekken waar RAD dergelijke metingen kan repliceren.
NASA's ruimteweerpost op Mars
Veel van de straling die door RAD wordt gemeten, is afkomstig van galactische kosmische straling - deeltjes die worden uitgestoten door exploderende sterren en verspreid door het universum. Hierdoor ontstaat een tapijt van "stralingsachtergrond", dat een gevaar kan vormen voor de menselijke gezondheid. Sporadische intense straling komt van de zon in de vorm van zonnestormen, die krachtige bogen van geïoniseerd gas uitstoten in de interplanetaire ruimte.
"Deze structuren buigen in de ruimte en vormen soms complexe croissantvormige magnetische buizen die groter zijn dan de aarde, en produceren schokgolven die deeltjes effectief kunnen opwekken", zei Jinnan Guo, die de studie leidde, die in september werd gepubliceerd in The Astronomy and Astrophysics Review, waarin analyses negen jaar RAD-gegevens.
"Kosmische straling, zonnestraling, zonnestormen zijn allemaal componenten van ruimteweer, en RAD is eigenlijk een buitenpost van ruimteweer op het oppervlak van Mars", zegt Don Hassler van het Southwest Research Institute, hoofdonderzoeker van het RAD-instrument.
Zonnestormen komen met variërende frequentie voor op basis van cycli van 11 jaar, waarbij sommige cycli frequentere en krachtigere stormen hebben dan andere. Ironisch genoeg kunnen perioden met maximale zonneactiviteit de veiligste tijd blijken te zijn voor toekomstige astronauten op Mars: verhoogde zonneactiviteit beschermt de Rode Planeet met 30-50% tegen kosmische straling in vergelijking met perioden waarin de zonneactiviteit lager is.
"Het is een compromis", zei Guo. "Deze perioden van hoge intensiteit verminderen één stralingsbron: de alomtegenwoordige hoogenergetische kosmische achtergrondstraling rond Mars. Maar tegelijkertijd zullen astronauten te maken krijgen met intermitterende, intensere straling van zonnestormen."
RAD-waarnemingen zijn de sleutel tot het ontwikkelen van het vermogen om ruimteweer, de effecten van de zon op de aarde en andere zonnestelsellichamen te voorspellen en te meten. Terwijl NASA mogelijke menselijke vluchten naar Mars plant, dient RAD als een buitenpost en onderdeel van het Heliophysical System Observatory - een vloot van 27 missies die de zon en de effecten ervan op de ruimte bestuderen - wiens onderzoek ons begrip en verkenning van de ruimte ondersteunt.
Tot op heden heeft RAD de effecten gemeten van meer dan een dozijn zonnestormen (vijf tijdens de vlucht langs Mars in 2012), hoewel de afgelopen negen jaar werden gekenmerkt door bijzonder zwakke perioden van zonneactiviteit.
Wetenschappers beginnen nu pas een verhoogde activiteit te zien naarmate de zon uit zijn winterslaap komt en actiever wordt. RAD vond zelfs bewijs van de eerste X-klasse flare van de nieuwe zonnecyclus op 28 oktober 2021. X-klasse zonnevlammen zijn de meest intense categorie van zonnevlammen, waarvan de grootste de stroom en communicatie op aarde kan uitschakelen. Er zijn meer waarnemingen nodig om te beoordelen hoe gevaarlijk een werkelijk krachtige zonnestorm is voor mensen op het oppervlak van Mars.
De bevindingen van RAD zullen worden meegenomen in de veel grotere hoeveelheid gegevens die zal worden verzameld voor toekomstige bemande missies. NASA heeft zelfs de tegenhanger van Curiosity, de Perseverance rover, uitgerust met monsters van ruimtepakmaterialen om te beoordelen hoe goed ze straling in de loop van de tijd kunnen weerstaan.
Lees ook: