Kunnen lavabuizen, grotten of onderaardse habitats een veilig toevluchtsoord zijn voor toekomstige astronauten op Mars? Wetenschappers van NASA's Curiosity Mars rover team helpen dit soort vragen te onderzoeken met de Radiation Assessment Detector, of RAD. In tegenstelling tot de aarde heeft Mars geen magnetisch veld dat het beschermt tegen de hoogenergetische deeltjes die in de ruimte rondvliegen. Die straling kan een ravage aanrichten in de menselijke gezondheid, en kan ook de levensinstandhoudingssystemen waar de astronauten op Mars van afhankelijk zullen zijn, ernstig in gevaar brengen.
Op basis van gegevens van Curiosity's RAD zijn onderzoekers tot de conclusie gekomen dat het gebruik van natuurlijke materialen zoals het gesteente en de sedimenten op Mars enige bescherming kan bieden tegen deze altijd aanwezige ruimtestraling. In een paper dat deze zomer in JGR Planets is gepubliceerd, beschrijven zij hoe Curiosity van 9 tot 21 september 2016 tegen een klif geparkeerd bleef op een locatie die "Murray Buttes" wordt genoemd.
Daar meette RAD een daling van 4% in de totale straling. Nog belangrijker is dat het instrument een afname van 7,5% detecteerde in neutrale deeltjesstraling, waaronder neutronen die door rotsen heen kunnen dringen en bijzonder schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Deze getallen zijn statistisch hoog genoeg om aan te tonen dat dit te wijten was aan Curiosity's locatie aan de voet van de klif en niet aan normale veranderingen in de achtergrondstraling.
"We hebben lang gewacht op de juiste omstandigheden om deze resultaten te krijgen, die van cruciaal belang zijn om de nauwkeurigheid van onze computermodellen te garanderen," zegt Bent Ehresmann van het Southwest Research Institute, hoofdauteur van het recente artikel. "In Murray Buttes hadden we eindelijk deze omstandigheden en de gegevens om dit effect te analyseren. We zijn nu op zoek naar andere locaties waar RAD dit soort metingen kan herhalen."
Een ruimteweer buitenpost op Mars
De meeste straling die door de RAD wordt gemeten, is afkomstig van galactische kosmische straling, deeltjes die door ontploffende sterren worden uitgeworpen en door het heelal worden geflipperd. Dit vormt een tapijt van "achtergrondstraling" dat gezondheidsrisico's voor de mens kan opleveren. Veel intensere straling komt sporadisch van de zon in de vorm van zonnestormen die enorme bogen van geïoniseerd gas in de interplanetaire ruimte werpen. "Deze structuren draaien in de ruimte, vormen soms complexe croissantvormige fluxbuizen die groter zijn dan de aarde en drijven schokgolven aan die deeltjes efficiënt van energie kunnen voorzien," zei Jingnan Guo, die een studie leidde die in september werd gepubliceerd in The Astronomy and Astrophysics Review, waarin negen jaar RAD-gegevens werden geanalyseerd terwijl ze aan de Duitse Christian Albrecht University werkte. "Kosmische straling, zonnestraling, zonnestormen - het zijn allemaal componenten van ruimteweer, en RAD is in feite een buitenpost voor ruimteweer op het oppervlak van Mars," zegt Don Hassler van het Southwest Research Institute, hoofdonderzoeker van het RAD-instrument.
Zonnestormen komen met wisselende frequentie voor op basis van 11-jarige cycli, waarbij bepaalde cycli vaker en energieker stormen veroorzaken dan andere. Contra-intuïtief is het zo dat de periodes waarin de zonne-activiteit het hoogst is, wel eens de veiligste tijd voor toekomstige astronauten op Mars zou kunnen zijn: De verhoogde zonneactiviteit beschermt de Rode Planeet voor 30 tot 50% tegen kosmische straling, vergeleken met periodes waarin de zonneactiviteit lager is. "Het is een afweging," zei Guo. "Deze periodes van hoge intensiteit verminderen één bron van straling: de alomtegenwoordige, hoogenergetische achtergrondstraling van kosmische straling rond Mars. Maar tegelijkertijd zullen astronauten te maken krijgen met intermitterende, meer intense straling van zonnestormen."
"De waarnemingen van RAD zijn essentieel voor het ontwikkelen van het vermogen om ruimteweer, de invloed van de zon op de aarde en andere lichamen in het zonnestelsel, te voorspellen en te meten," zegt Jim Spann, ruimteweerleider voor NASA's Heliophysics Division. "Terwijl NASA plannen maakt voor eventuele menselijke reizen naar Mars, dient RAD als een buitenpost en onderdeel van het Heliophysics System Observatory - een vloot van 27 missies die de zon en haar invloed op de ruimte onderzoekt - waarvan het onderzoek ons begrip van en verkenning van de ruimte ondersteunt."
RAD heeft de impact van meer dan een dozijn zonnestormen tot nu toe gemeten (vijf tijdens de reis naar Mars in 2012), hoewel de afgelopen negen jaar een bijzonder zwakke periode van zonneactiviteit kenmerkten. Wetenschappers beginnen nu pas de activiteit te zien toen de zon uit haar sluimer komt en actiever wordt. RAD heeft op 28 oktober 2021 de eerste X-klasse zonnevlam van de nieuwe zonnecyclus waargenomen. X-klasse zonnevlammen zijn de meest intense categorie zonnevlammen, waarvan de grootste kunnen leiden tot stroomuitval en communicatiestoringen op aarde.
"Dit is een spannende tijd voor ons, want een van de belangrijke doelstellingen van RAD is het karakteriseren van de extremen van het ruimteweer. Gebeurtenissen zoals zonnevlammen en -stormen zijn een van de soorten ruimteweer die het vaakst voorkomen bij verhoogde zonneactiviteit - de tijd die we nu naderen," aldus Ehresmann. Er zijn meer waarnemingen nodig om te bepalen hoe gevaarlijk een echt krachtige zonnestorm voor de mens op Mars kan zijn. De bevindingen van RAD zullen worden verwerkt in een veel grotere hoeveelheid gegevens die wordt verzameld voor toekomstige bemande missies. De NASA heeft zelfs Curiosity's tegenhanger, de Perseverance rover, uitgerust met monsters van ruimtepakken om na te gaan hoe deze bestand zijn tegen straling.
Bron: JPL
