Liệu các ống dung nham, hang động hay nhà ở dưới lòng đất có thể là nơi trú ẩn an toàn cho các phi hành gia tương lai trên sao Hỏa? Các nhà khoa học trong nhóm thám hiểm Curiosity của NASA đang giúp điều tra các câu hỏi tương tự với Máy dò đánh giá bức xạ, hoặc RAD.
Không giống như Trái đất, sao Hỏa không có từ trường bảo vệ nó khỏi các hạt năng lượng cao bay trong không gian. Bức xạ này có thể gây hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người và phá hoại nghiêm trọng các hệ thống hỗ trợ sự sống mà các phi hành gia trên sao Hỏa sẽ phụ thuộc vào.
Dựa trên dữ liệu từ RAD Curiosity, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng việc sử dụng các vật liệu tự nhiên như đá và trầm tích trên sao Hỏa có thể cung cấp một số biện pháp bảo vệ khỏi bức xạ vũ trụ phổ biến này. Trong một bài báo được xuất bản vào mùa hè này trên tạp chí JGR Planets, họ đã trình bày chi tiết cách Curiosity vẫn đậu gần một vách đá ở một nơi được gọi là Murray Buttes từ ngày 9 đến ngày 21 tháng 2016 năm .
Trong khi đó, RAD ghi nhận mức giảm 4% tổng lượng bức xạ. Quan trọng hơn, thiết bị này đã phát hiện ra việc giảm 7,5% lượng phát thải hạt trung tính, bao gồm cả neutron, có thể xuyên qua đá và đặc biệt có hại cho sức khỏe con người. Những con số này đủ cao về mặt thống kê để cho thấy điều này là do vị trí của Curiosity ở chân vách đá, chứ không phải do những thay đổi thông thường của bức xạ nền. Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm kiếm những nơi khác mà RAD có thể tái tạo các phép đo như vậy.
Tiền đồn thời tiết không gian của NASA trên sao Hỏa
Phần lớn bức xạ đo được bởi RAD đến từ các tia vũ trụ thiên hà - các hạt phóng ra từ các ngôi sao phát nổ và phân tán khắp vũ trụ. Điều này tạo ra một tấm thảm "phông bức xạ", có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Bức xạ cường độ mạnh lẻ tẻ đến từ Mặt trời dưới dạng các cơn bão Mặt trời, phóng ra các vòng cung khí ion hóa mạnh mẽ vào không gian liên hành tinh.
Jinnan Guo, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Những cấu trúc này uốn cong trong không gian, đôi khi tạo thành các ống từ phức tạp hình bánh sừng bò lớn hơn Trái đất, tạo ra sóng xung kích có thể kích thích các hạt một cách hiệu quả”, Jinnan Guo, người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết chín năm dữ liệu RAD.
Don Hassler của Viện Nghiên cứu Tây Nam, nhà điều tra chính của thiết bị RAD cho biết: “Các tia vũ trụ, bức xạ mặt trời, bão mặt trời đều là thành phần của thời tiết không gian và RAD thực sự là một tiền đồn của thời tiết không gian trên bề mặt sao Hỏa.
Các cơn bão mặt trời xảy ra với tần suất thay đổi dựa trên các chu kỳ 11 năm, với một số chu kỳ có các cơn bão thường xuyên và mạnh hơn các chu kỳ khác. Trớ trêu thay, khoảng thời gian hoạt động mặt trời tối đa có thể là thời điểm an toàn nhất cho các phi hành gia tương lai trên sao Hỏa: hoạt động mặt trời tăng lên bảo vệ Hành tinh Đỏ khỏi tia vũ trụ 30-50% so với thời kỳ hoạt động mặt trời thấp hơn.
"Đó là một sự thỏa hiệp," Guo nói. “Những khoảng thời gian cường độ cao này làm giảm một nguồn bức xạ: bức xạ phông nền tia vũ trụ năng lượng cao phổ biến xung quanh sao Hỏa. Nhưng đồng thời, các phi hành gia sẽ phải đối mặt với lượng bức xạ không liên tục, cường độ mạnh hơn từ các cơn bão Mặt trời ”.
Các quan sát RAD là chìa khóa để phát triển khả năng dự đoán và đo lường thời tiết không gian, tác động của Mặt trời lên Trái đất và các thiên thể khác trong Hệ Mặt trời. Khi NASA lên kế hoạch cho các chuyến bay của con người đến sao Hỏa, RAD đóng vai trò như một tiền đồn và một phần của Đài quan sát Hệ thống Vật lý Trực thăng - một đội gồm 27 sứ mệnh nghiên cứu Mặt trời và ảnh hưởng của nó đối với không gian - mà nghiên cứu hỗ trợ sự hiểu biết và khám phá không gian của chúng ta.
Cho đến nay, RAD đã đo lường tác động của hơn một chục cơn bão mặt trời (2012 cơn bão trong chuyến bay trên sao Hỏa năm ), mặc dù năm qua được đánh dấu bởi những khoảng thời gian hoạt động mặt trời đặc biệt yếu.
Các nhà khoa học hiện đang bắt đầu nhận thấy hoạt động gia tăng khi Mặt trời ló dạng khỏi chế độ ngủ đông và trở nên hoạt động tích cực hơn. Trên thực tế, RAD đã tìm thấy bằng chứng về vụ bùng phát lớp X đầu tiên của chu kỳ Mặt trời mới vào ngày 28 tháng 2021 năm . Pháo sáng lớp X là loại pháo sáng mặt trời cường độ cao nhất, loại lớn nhất có thể đánh sập nguồn điện và thông tin liên lạc trên Trái đất. Cần có thêm nhiều quan sát để đánh giá mức độ nguy hiểm của một cơn bão mặt trời thực sự mạnh đối với con người trên bề mặt sao Hỏa.
Những phát hiện của RAD sẽ cung cấp cho lượng dữ liệu lớn hơn nhiều sẽ được thu thập cho các nhiệm vụ phi hành đoàn trong tương lai. NASA thậm chí đã trang bị cho đối tác của Curiosity, chiếc máy bay Perseverance, với các mẫu vật liệu làm bộ đồ không gian để đánh giá mức độ chúng chống chịu với bức xạ theo thời gian.
Đọc thêm: