과학자들은 화성의 태양폭풍에 대비하고 있다

NASA의 태양 역학 관측소(Solar Dynamics Observatory)가 포착한 이 코로나 질량 방출은 2012년 8월 31일 태양 위로 폭발하여 초당 900마일 이상의 속도로 이동하고 우주 깊은 곳으로 방사선을 보냈습니다. 지구의 자기장은 이와 같은 태양 활동으로 인한 방사선으로부터 지구를 보호하는 반면, 화성은 이러한 유형의 보호 기능이 부족합니다. 출처: NASA/SDO

태양은 올해 가장 활동적일 것이며, 태양 폭풍과 방사선이 붉은 행성의 미래 우주 비행사에게 어떤 영향을 미칠지 연구할 수 있는 드문 기회를 제공할 것입니다.

앞으로 몇 달 안에 두 사람이 NASA'에스 화성 우주선은 태양 표면의 거대한 폭발인 태양 플레어가 화성에 있는 미래의 로봇과 우주 비행사에게 어떤 영향을 미치는지 연구할 수 있는 전례 없는 기회를 갖게 될 것입니다.

이는 태양이 약 11년마다 발생하는 태양 최대치라고 불리는 최대 활동 기간에 진입하고 있기 때문입니다. 태양 최대치 동안 태양은 특히 다양한 형태의 불타오르는 경향이 있습니다. 태양 플레어 그리고 코로나 질량 방출 – 우주 깊은 곳으로 방사선을 방출합니다. 이러한 일련의 태양 사건이 분출되면 이를 태양 폭풍이라고 합니다.

NASA의 MAVEN 탐사선과 해당 기관의 Curiosity 탐사선이 태양이 가장 활동적인 기간인 태양 최대치 동안 화성의 태양 플레어와 방사선을 연구하는 방법을 알아보세요. 크레딧: NASA/제트추진 연구실– 칼텍/GSFC/SDO/MSSS/콜로라도대학교

지구 자기장은 이러한 폭풍의 영향으로부터 우리 고향 행성을 크게 보호합니다. 그러나 화성은 오래 전에 지구 자기장을 잃어 화성을 태양의 에너지 입자에 더욱 취약하게 만들었습니다. 화성의 태양 활동은 얼마나 강렬합니까? 연구자들은 현재의 태양 최대치가 그들에게 알아낼 기회를 주기를 바라고 있습니다. 인간을 그곳으로 보내기 전에 우주 기관은 다른 많은 세부 사항 중에서 우주 비행사에게 어떤 종류의 방사선 보호가 필요한지 결정해야 합니다.

콜로라도 볼더 대학 대기 및 우주 물리학 연구소의 섀넌 커리(Shannon Curry)는 “인류와 화성 기원에 대해 우리는 태양 활동 중 방사선의 영향에 대해 확실한 이해를 갖고 있지 않습니다.”라고 말했습니다. Curry는 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터에서 운영하는 NASA의 MAVEN(화성 대기 및 휘발성 진화) 궤도선의 수석 조사관입니다. “나는 실제로 올해 화성에서 '빅 이벤트'를 보고 싶습니다. 우주비행사가 화성에 가기 전에 태양 복사를 더 잘 이해하기 위해 연구할 수 있는 빅 이벤트입니다.”

NASA의 큐리오시티 로버에 있는 방사선 평가 검출기는 주석이 달린 로버의 마스트캠 이미지에서 강조 표시됩니다. RAD 과학자들은 이 장비를 사용하여 태양 최대치 동안 화성의 방사선을 연구하게 된 것을 기쁘게 생각합니다. 이미지 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS

높이와 넘어짐 측정

MAVEN은 화성 표면 위에서 방사선, 태양 입자 등을 모니터링합니다. 행성의 얇은 대기는 NASA의 큐리오시티 우주선이 활동하는 표면에 도달할 때까지 분자의 밀도에 영향을 미칠 수 있습니다. Curiosity의 방사선 평가 검출기에서 얻은 데이터 또는 라드이는 과학자들이 방사선이 어떻게 표면의 탄소 분자를 분해하는지, 즉 고대 미생물의 흔적이 그곳에 보존되는지 여부에 영향을 미칠 수 있는 과정을 이해하는 데 도움이 되었습니다. 이 도구는 또한 NASA에 보호를 위해 동굴, 용암 동굴 또는 절벽 면을 사용하여 우주비행사가 방사선으로부터 얼마나 많은 보호를 기대할 수 있는지에 대한 아이디어를 제공했습니다.

태양 현상이 발생하면 과학자들은 태양 입자의 양과 그것이 얼마나 활동적인지를 살펴봅니다.

이 아티스트의 컨셉은 화성의 대기와 화성 근처에 있는 NASA의 MAVEN 우주선을 묘사합니다. 크레딧: NASA/GSFC

콜로라도 주 볼더에 있는 Southwest Research Institute 사무실의 RAD 수석 연구원인 Don Hasler는 “100만 개의 저에너지 입자 또는 10개의 매우 높은 에너지 입자가 있을 수 있습니다.”라고 말했습니다. “MAVEN 장비는 저에너지 장비에 더 민감하지만 RAD는 우주비행사가 있는 표면까지 대기를 통과할 수 있는 고에너지 장비를 볼 수 있는 유일한 장비입니다.”

MAVEN이 대규모 태양 플레어를 감지하면 궤도선 팀은 RAD 데이터의 변화를 모니터링할 수 있도록 Curiosity 팀에 이에 대해 알립니다. 두 임무는 또한 입자가 화성 대기에 도달하여 상호 작용하고 결국 표면에 닿을 때 변화를 0.5초까지 측정하는 시계열을 컴파일할 수도 있습니다.

MAVEN 임무는 또한 방사선 수준이 상승하기 시작할 때 다른 화성 우주선 팀에 알릴 수 있는 조기 경보 시스템을 구동합니다. 경보 시스템을 사용하면 전자 및 무선 통신을 방해할 수 있는 태양 플레어에 취약할 수 있는 장치를 끄는 임무를 수행할 수 있습니다.

잃어버린 물

우주비행사와 우주선의 안전을 유지하는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 태양 최대치를 연구하면 화성이 왜 수십억 년 전에 따뜻하고 습한 지구와 같은 세계에서 오늘날 얼어붙은 사막으로 변했는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

행성은 태양에 가장 가까운 궤도의 한 지점에 있어 대기를 가열합니다. 이로 인해 표면을 덮는 먼지 폭풍이 발생할 수 있습니다. 때로는 폭풍이 합쳐져 글로벌화되기도 합니다(아래 이미지 참조).

먼지 폭풍 전후의 화성: NASA의 Mars Reconnaissance Orbiter에 탑재된 Mars Color Imager(MARCI) 카메라 덕분에 2018년 글로벌 먼지 폭풍이 붉은 행성을 어떻게 덮었는지를 나란히 놓은 영화가 보여줍니다. 이 세계적인 먼지 폭풍으로 인해 NASA의 우주선이 지구와의 접촉이 끊어졌습니다. 이미지 출처: NASA/JPL-Caltech/MSSS

화성에는 물이 거의 남아 있지 않지만(주로 표면 아래와 극지방에 얼음이 있음) 일부는 여전히 대기에서 증기로 순환합니다. 과학자들은 세계적인 먼지 폭풍이 이 수증기를 밀어내서 태양 폭풍 동안 대기가 제거되는 행성 위로 높이 올리는 데 도움이 되는지 궁금해합니다. 한 가지 이론은 수억 년에 걸쳐 충분히 반복된 이 과정이 어떻게 화성에 호수와 강이 있었으나 오늘날 사실상 물이 없게 되었는지 설명할 수 있다는 것입니다.

지구적 먼지폭풍이 태양폭풍과 동시에 발생한다면, 이는 이 이론을 검증할 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 과학자들은 이 태양 최대치가 화성의 가장 먼지가 많은 계절이 시작될 때 발생하기 때문에 특히 흥분하고 있지만, 세계적인 먼지 폭풍이 드물다는 것도 알고 있습니다.

임무에 대해 자세히 알아보기

메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터가 MAVEN 임무를 관리합니다. 록히드 마틴 스페이스(Lockheed Martin Space)는 우주선을 제작했으며 임무 운영을 담당하고 있습니다. JPL은 탐색 및 심층 우주 네트워크 지원을 제공합니다. 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스의 대기 및 우주 물리학 연구소는 과학 운영 관리, 공공 지원 및 커뮤니케이션을 담당합니다.

Curiosity는 캘리포니아주 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)이 운영하는 NASA의 제트 추진 연구소(Jet Propulsion Laboratory)에서 제작되었습니다. JPL은 워싱턴에 있는 NASA의 과학 임무국을 대신하여 임무를 주도하고 있습니다. RAD 조사는 NASA의 태양물리학 시스템 관측소(HSO)의 일부인 NASA의 태양물리학 부서의 지원을 받습니다.