火星空间太阳高能粒子能谱完整构建

【 项目成果】太阳高能粒子事件是由太阳爆发活动产生的最具破坏性的空间天气事件之一。在事件期间，空间中高能带电粒子会突然增强，可能对在轨航天器和航天员的安全构成严重威胁。火星由于缺少磁场保护且大气稀薄，其表面更易受到高能粒子及其在火星大气中生成的次级粒子的影响。因此，研究太阳高能粒子事件对火星空间的影响具有至关重要的意义。
 

2022年2月15日，火星经历了一次流量和能量极高的太阳高能粒子事件。此次事件引起了全球科研人员的广泛关注，因为它不仅提供了深入了解火星空间辐射环境的机会，还为未来火星探测任务中的防辐射工作提供了宝贵的数据和洞见。
 

中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所、兰州空间技术物理研究所和德国基尔大学的科研人员首次构建了火星空间完整的太阳高能粒子事件的质子能谱，对火星空间辐射环境的监测具有重要意义。
 

此次事件中，中国的天问一号轨道器(Tianwen-1)、欧洲空间局的微量气体轨道飞行器(TGO)、美国国家航空航天局的火星大气和挥发性演化轨道器(MAVEN)以及火星表面的“好奇号”火星车(MSL)均参与了探测。这是火星空间首次有如此多的探测器同时探测到同一个太阳高能粒子事件，为科研人员提供了丰富的数据资源。
 

科研人员利用这些探测器的数据，结合火星大气粒子传输模拟，构建了相关质子能谱。中低能段的质子能谱由MEPA和MAVEN上的能量粒子仪提供，而更高能段的质子通量则是通过结合火星表面的辐射评估探测器和火星粒子传输模型仿真反演得到的。通过对这些观测和反演能谱进行拟合，科研人员得到了此次太阳高能粒子事件在火星空间1至1000MeV能量范围内的完整质子能谱。
 

利用这一完整能谱，科研人员计算了此次太阳高能粒子事件在火星轨道和火星表面引发的辐射剂量。计算结果与轨道和表面的实际测量值定量相符，验证了MEPA数据的可靠性和火星辐射传输模型的精准性。这一结果不仅加深了对火星空间辐射环境的理解，还为未来类似事件的研究提供了参考。
 

相关研究成果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于近日发表在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上，并被选为当期封面文章。
 

参考来源： 近代物理研究所