Моторошне, пекельне сяйво, яке виходить з Місяця, може здатися нереальним на цьому зображенні, оскільки воно невидиме нашим очам. Але інструменти, які виявляють гамма-промені, говорять нам, що це реально. Більше, ніж просто зерниста, червона картина, це яскраве нагадування про те, що відбувається більше, ніж зустрічає людські очі.
Це також нагадування про те, що люди, які відвідують Місяць, повинні бути захищені від цього високоенергетичного випромінювання.
Від космічних променів до гамма-променів
Космічний телескоп Фермі Гамма-Рей НАСА зафіксував ці зображення гамма-променів Місяця. У цій частині електромагнітного спектру Місяць насправді яскравіший за Сонце. Це тому, що Сонце виробляє більшу частину своєї енергії в інших частинах спектру, хоча воно випромінює деякі гамма-промені, особливо під час сонячних спалахів.
Більшість гамма-променів у нашій Сонячній системі надходять з далеких джерел, таких як квазари та активні галактичні ядра (АГН.) Місяць є опосередкованим джерелом гамма-випромінювання і виробляє гамма-промені завдяки взаємодії з космічними променями.
Космічні промені - це тип високоенергетичного випромінювання, який здебільшого виробляється поза нашою Сонячною системою. Їх виробляють такі речі, як наднові та активні ядра галактики. Коли космічні промені вражають речовину, як поверхня Місяця в цьому випадку, вони створюють гамма-промені.
Два вчені з Національного інституту ядерної фізики Італії, Маріо Нікола Мацціотта та Франческо Лопарко, вивчали гамма-випромінювання Місяця як засіб для розуміння космічних променів. Космічні промені - це швидкоплинні частинки, і вони отримують своє прискорення зі своїх джерел, як і вищезгадані наднові та АГН.
"Космічні промені - це в основному протони, прискорені одними з найенергетичніших явищ у Всесвіті, як вибухові хвилі вибухаючих зірок і струменя, що утворюються, коли матерія потрапляє в чорні діри", - пояснив Мацціотта в прес-релізі NASA.
Частинки, що складають космічні промені, електрично заряджені. Коли вони вражають магнітне поле, як магнітосфера Землі, вони в основному відхиляються. Але Місяцю не вистачає магнітного поля. Як результат, навіть найслабші космічні промені вражають поверхню Місяця безпосередньо, і це виробляє гамма-промені. Місяць фактично поглинає більшу частину створених ним гамма-променів, але деякі тікають у космос.
І телескоп Фермі може побачити їх, перетворивши Місяць у своєрідний детектор частинок.
Космічний телескоп Fermi Gamma-Ray (FGRST) працює вже 11 років. Мацціотта і Лопарко вивчали зображення Місяця з довжини місії телескопа, і за цей час погляд покращився.
"... Місяць ніколи не проходив би свій місячний цикл фаз і завжди виглядав би повноцінним".
Франческо Лопарко, Національний інститут ядерної фізики Італії.
Сила гамма-променів Місяця не завжди відповідає. Він змінюється з часом. Мацціотта та Лопарко зібрали дані про гамма-промені Місяця, що перевищили 31 мільйон електронних вольт, що в 10 мільйонів разів потужніше видимого світла, і організували їх у часі. Це призвело до наступного зображення, яке показує, що подання покращується з часом.
"Поглянувши на ці енергії, Місяць ніколи не проходив би свій місячний цикл фаз і завжди виглядав би повноцінним", - сказав Лопарко.
Справа в тому, що Місяць випромінює ці гамма-промені. Програма Артеміди НАСА побачить більше космонавтів на Місяці за потенційно довші періоди часу, ніж інші місії на Місяці. Вони повинні бути захищені як від космічних променів, що вражають Місяць, так і від лунних гамма-променів, які отримують результат.
Складна взаємодія
Взаємозв'язок космічних променів, гамма-променів, Місяця та Сонця може бути складним. Гамма-промені можуть мати різний рівень енергії. Наприклад, ці зображення FGRST фіксують лише гамма-промені, які перевищують 31 мільйон електронних вольт (MeV) на певну кількість. Але гамма-промені можуть бути набагато енергійнішими за це і можуть бути в мільярдах і навіть трильйонах МеВ.
Оскільки електричний заряд космічних променів означає, що вони можуть відхилятися магнітними полями, а Сонце - потужним магнітним полем, то лише наймогутніші можуть вражати Сонце. У свою чергу, ці потужні космічні промені вражають щільну частину атмосфери Сонця і створюють дуже потужні гамма-промені. Тож Сонце насправді яскравіше гамма-променів вище 1 мільярда електронних вольт, ніж Місяць.
11-річний цикл Сонця також впливає на космічні промені, що вражають Місяць, і гамма-промені, які отримують результат. Під час цього циклу Сонце відчуває зміни у своєму магнітному полі. Як результат, іноді більше космічних променів вражає Місяць, ніж інші часи. Ця мінливість космічних променів, що вражають місячну поверхню, створює мінливість місячних гамма-променів. За даними Фермі, вона може змінюватися на 20%.
Гамма-промені, що надходять від Місяця, і космічні промені, які їх викликають, обоє становлять загрозу для космонавтів, оскільки обидва іонізують випромінювання з великою проникаючою силою. Потрібно багато екранування, щоб запобігти їх ударам по космонавтам. Матеріали з високою атомною кількістю - ефективні щити. Свинець (атомний номер 82) - хороший щит, тому що він також дуже щільний.
Для гамма-променів із меншою енергією ризик для космонавтів обумовлений впливом у часі. Подумайте про рентгенівського лікаря проти рентгенівського пацієнта. Довготривалість впливу рентгенівських променів пацієнта не дуже висока, тому пацієнт приймає ризик. Однак для техніка все інакше. Вони піддаються впливу кожного робочого дня, тому вони залишають приміщення та захищені від рентгенівських променів такими матеріалами, як свинець.
Це схоже на космонавтів. Чим більше часу вони проводять на Місяці в середовищі гамма-променів / космічних променів, тим більше їм потрібно обмежити їх опромінення. Не тільки екрануванням, але і термінами.
Намагання зрозуміти радіаційне середовище Місяця
Ці дані космічного телескопа Фермі допомагають вченим зрозуміти ризик гамма-променів / космічних променів на Місяці. Якщо є періоди, коли Місяць випромінює на 20% менше гамма-випромінювання через 11-річний цикл Сонця, тоді, можливо, розумно використовувати цей час.
Опромінення радіацією є одним з головних бар'єрів для космічних подорожей та довгострокових космічних місій. Земна магнітосфера і атмосфера є обома радіаційними екранами. Але навіть на орбітах з низьким рівнем Землі астронавти ризикують зазнати більшої радіації.
Якщо ми будемо мати присутність людини на Місяці, обов'язково ми будемо розуміти радіаційне середовище там. НАСА вивчає середовище місячного випромінювання ще в 2005 році в очікуванні застави людини на Місяці. Коли вони запустили Місячний розвідувальний орбіт (LRO) у 2009 році, він містив прилад під назвою Космічний променевий телескоп для ефектів випромінювання (CRATER).
Завдання КРАТЕРА - характеризувати радіаційне середовище Місяця та біологічний вплив, який він матиме на космонавтів. Він використовує пластик для імітації людської тканини та розміщення їх за різними екрануючими матеріалами. У той час, Гарлан Спенс, головний слідчий CRaTER, сказав: "Ми не тільки будемо вимірювати радіацію, ми будемо використовувати пластики, що імітують людські тканини, щоб подивитися, як ці високоенергетичні частинки проникають і взаємодіють з людським тілом".
Зображення Фермі гамма-променів Місяця - ще один фрагмент головоломки. І це головоломка, яку треба вирішити, перш ніж буде реальна надія на довгострокову місячну базу або командировані місії на Марс.
Більше:
- Прес-реліз: Місяць світиться яскравіше Сонця в образах від Фермі НАСА
- НАСА: Космічний телескоп Fermi Gamma-Ray
- НАСА: тур по електромагнітному спектру: гамма-промені
- Прес-реліз: космічний телескоп Фермі НАСА посилює своє високоенергетичне бачення
- Прес-реліз: Розуміння магнітного сонця
- НАСА: Радіоактивний Місяць
