火星空間太陽高能粒子能譜完整構建
【化工儀器網 項目成果】太陽高能粒子事件是由太陽爆發活動產生的最具破壞性的空間天氣事件之一。在事件期間，空間中高能帶電粒子會突然增強，可能對在軌航天器和航天員的安全構成嚴重威脅。火星由于缺少磁場保護且大氣稀薄，其表面更易受到高能粒子及其在火星大氣中生成的次級粒子的影響。因此，研究太陽高能粒子事件對火星空間的影響具有至關重要的意義。
2022年2月15日，火星經歷了一次流量和能量極高的太陽高能粒子事件。此次事件引起了全球科研人員的廣泛關注，因為它不僅提供了深入了解火星空間輻射環境的機會，還為未來火星探測任務中的防輻射工作提供了寶貴的數據和洞見。
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的科研人員首次構建了火星空間完整的太陽高能粒子事件的質子能譜，對火星空間輻射環境的監測具有重要意義。
此次事件中，中國的天問一號軌道器(Tianwen-1)、歐洲空間局的微量氣體軌道飛行器(TGO)、美國國家航空航天局的火星大氣和揮發性演化軌道器(MAVEN)以及火星表面的“好奇號”火星車(MSL)均參與了探測。這是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，為科研人員提供了豐富的數據資源。
科研人員利用這些探測器的數據，結合火星大氣粒子傳輸模擬，構建了相關質子能譜。中低能段的質子能譜由MEPA和MAVEN上的能量粒子儀提供，而更高能段的質子通量則是通過結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的。通過對這些觀測和反演能譜進行擬合，科研人員得到了此次太陽高能粒子事件在火星空間1至1000MeV能量范圍內的完整質子能譜。
利用這一完整能譜，科研人員計算了此次太陽高能粒子事件在火星軌道和火星表面引發的輻射劑量。計算結果與軌道和表面的實際測量值定量相符，驗證了MEPA數據的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準性。這一結果不僅加深了對火星空間輻射環境的理解，還為未來類似事件的研究提供了參考。
相關研究成果The 2022 February 15 Solar Energetic Particle Event at Mars: A Synergistic Study Combining Multiple Radiation Detectors on the Surface and in Orbit of Mars With Models于近日發表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)上，并被選為當期封面文章。
參考來源： 近代物理研究所
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