天文学家首次在地球、月球和火星表面探测到太阳高能粒子事件

空间辐射对人类的太空探索雄心构成了重大挑战，特别是在月球和火星任务中。这种辐射主要来自太阳耀斑产生的太阳高能粒子（SEPs），可显著提高辐射水平，对宇航员的健康构成威胁。

另外，强烈的太阳高能粒子事件会引发地面辐射增强（GLEs），进一步提高天体表面的辐射水平。

中国科学院中国科学技术大学郭景南教授领导的研究小组与来自德国、保加利亚和美国的研究人员合作，重点分析了 2021 年 10 月 28 日发生的一次 SEP 事件，该事件的能量足以在地球表面引发一次 GLE 事件。

此外，月球表面的嫦娥四号月球任务和火星表面的好奇号漫游车都探测到了这一高能粒子事件。

这是首次在三个行星体表面探测到的 GLE 事件。通过结合测量和建模方法，研究小组研究了未来人类在月球和火星上可能面临的SEP所带来的潜在辐射风险。研究结果最近发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letter）杂志上。

地球对SEP的保护

地球的磁场和大气层可以抵御能量较低的太空带电粒子。研究小组研究的 GLE 被称为 GLE73，是人们探测到的最近一次 GLE 事件。虽然地球的屏蔽减轻了风险，但月球和火星缺乏类似的保护。

月球缺乏全球磁场和大气层，因此很容易受到SEP粒子的影响。中国的嫦娥四号月球任务和美国国家航空航天局（NASA）的月球勘测轨道器（LRO）观测到了 GLE73 事件，但测出的辐射剂量在安全范围之内。

然而，模拟结果表明，如果没有足够的屏蔽，未来的月球任务可能会在大约每五次 SEP 事件中的一次中面临辐射风险，这将进一步对宇航员的生命构成严重威胁。

火星上的辐射挑战

火星位于月球和地球之间，缺乏全球磁场，但拥有可以吸收高能粒子的稀薄大气层。欧空局 ExoMars TGO 和美国宇航局 MSL 上的仪器观测到最近的 GLE73 事件，显示火星轨道上的辐射水平比火星表面高出约 30 倍。

这表明火星大气层对由 SEP 引起的辐射有很强的吸收能力。不过，它对背景银河宇宙射线（GCR）的屏蔽作用有限。模拟显示，火星表面过去发生的 GLE 事件仍低于急性辐射综合症（ARS）阈值。

然而，在前往火星途中或在火星轨道上发生的极端高能太阳辐射事件对未来的深空任务构成了巨大的辐射风险。

总之，当太阳高能粒子到达地球、月球和火星时，它们的命运和辐射效应并不相同。最近在月球和火星表面探测到的 SEP 事件凸显了应对这些挑战的必要性。因此，进一步的研究和有效的屏蔽措施对宇航员的安全至关重要。