2012年8月31日，美国宇航局的太阳动力学观测站捕捉到了太阳上爆发的日冕物质抛射，其速度超过每秒900英里，并向太空深处发射辐射。地球的磁场保护它不受太阳活动产生的辐射的影响，而火星缺乏这种屏蔽。来源:美国国家航空航天局/ SDO

　　今年将是太阳活动的高峰期，为研究太阳风暴和辐射如何影响未来的天文学提供了难得的机会这颗红色星球上的坚果。

　　在未来的几个月里，美国宇航局的两艘火星飞船将有一个前所未有的机会来研究太阳耀斑——太阳表面的巨大爆炸——如何影响这个红色星球上的机器人和未来的宇航员。

　　这是因为太阳正进入一个被称为太阳活动极大期的活动高峰期，大约每11年发生一次。在太阳活动极大期，太阳特别容易以各种形式爆发——包括太阳耀斑和日冕物质抛射——向太空深处发射辐射。当一系列这样的太阳活动爆发时，就被称为太阳风暴。

　　了解美国宇航局的MAVEN和好奇号火星车将如何在太阳活动高峰期研究火星上的太阳耀斑和辐射。资料来源:NASA/JPL-Caltech/GSFC/SDO/MSSS/科罗拉多大学

　　地球的磁场在很大程度上保护了我们的家园免受这些风暴的影响。但火星很久以前就失去了它的全球磁场，这使得这颗红色星球更容易受到太阳高能粒子的攻击。火星上的太阳活动到底有多强烈?研究人员希望当前的太阳活动极大期能给他们一个找到答案的机会。在将人类送到那里之前，太空机构需要确定宇航员需要什么样的辐射防护，以及其他许多细节。

　　科罗拉多大学博尔德大气与空间物理实验室的香农·库里说:“对于火星表面的人类和资产来说，我们对太阳活动期间辐射的影响还没有确切的把握。”库里是美国宇航局MAVEN(火星大气和挥发物演化)轨道飞行器的首席研究员，该飞行器由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理。“我真的很想在今年看到火星上的‘大事件’——一个我们可以在宇航员去火星之前更好地了解太阳辐射的大型事件。”

　　美国宇航局好奇号上的辐射评估探测器在这张由探测车的桅杆摄像头拍摄的注释图像中显示出来。RAD的科学家们很高兴能使用该仪器研究太阳活动极大期火星表面的辐射。来源:美国国家航空航天局/姓名/ mss

　　测量高低

　　MAVEN从火星上空观测辐射、太阳粒子等。火星稀薄的大气层会在粒子到达火星表面时影响它们的强度，这就是美国宇航局好奇号探测器的用兵之处。来自“好奇号”辐射评估探测器(RAD)的数据帮助科学家了解了辐射是如何分解火星表面的碳基分子的，这一过程可能会影响火星表面是否保留了古代微生物生命的迹象。该仪器还为美国宇航局提供了一个概念，即宇航员可以通过使用洞穴、熔岩管或悬崖表面来保护自己，从而对辐射有多大的屏蔽作用。

　　当太阳活动发生时，科学家们会观察太阳粒子的数量和它们的能量。

　　这幅艺术家的概念图描绘了美国宇航局在火星附近的火星大气和挥发物演化(MAVEN)航天器。来源:美国航空航天局/戈达德宇航中心

　　“你可以有一百万个低能粒子，也可以有10个超高能粒子，”RAD的首席研究员、科罗拉多州博尔德市西南研究所办公室的唐·哈斯勒(Don Hassler)说。“虽然MAVEN的仪器对低能的更敏感，但RAD是唯一能够看到高能的仪器，这些高能的仪器可以穿过大气层到达宇航员所在的表面。”

　　当MAVEN探测到一个大的太阳耀斑时，轨道飞行器的团队会通知好奇号的团队，这样他们就可以观察RAD数据的变化。这两项任务甚至可以组装一个时间序列，测量粒子到达火星大气层、与之相互作用并最终撞击火星表面时的变化，精确到半秒。

　　MAVEN任务还领导了一个早期预警系统，让其他火星航天器团队知道辐射水平何时开始上升。这种抬头使任务能够关闭易受太阳耀斑影响的仪器，太阳耀斑会干扰电子设备和无线电通信。

　　失去了水

　　除了帮助宇航员和宇宙飞船的安全，研究太阳活动极大期还可以帮助我们深入了解为什么火星在数十亿年前从一个温暖、潮湿的类似地球的世界变成了今天这个冰冷的沙漠。

　　这颗行星正处于其轨道上最接近太阳的一点，这使得大气变热。这可能会导致汹涌的沙尘暴覆盖地面。有时这些风暴会合并，成为全球性的(见下图)。

　　沙尘暴前后的火星:由美国宇航局火星侦察轨道器上的火星彩色成像仪(MARCI)相机提供的并排电影展示了2018年全球沙尘暴是如何笼罩这颗红色星球的。这场全球性沙尘暴导致美国宇航局的机遇号探测器与地球失去联系。来源:美国国家航空航天局/姓名/ mss

　　虽然火星上的水所剩无几——大部分是地表下和两极的冰——但仍有一些水以蒸汽的形式在大气中循环。科学家们想知道，全球沙尘暴是否有助于将这种水蒸气喷射出来，将其抛到地球的高处，在太阳风暴期间，大气层被剥离。一种理论认为，这一过程在亿万年中重复了足够多的次数，可能解释了火星是如何从有湖泊和河流到今天几乎没有水的。

　　如果一场全球性沙尘暴与太阳风暴同时发生，这将为验证这一理论提供机会。科学家们特别兴奋，因为这个特殊的太阳活动高峰期发生在火星上尘土最多的季节的开始，但他们也知道，全球沙尘暴是罕见的。

　　更多的一个关于任务

　　位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理MAVEN任务。洛克希德·马丁太空公司建造了这艘飞船，并负责任务的操作。JPL提供导航和深空网络支持。科罗拉多大学博尔德分校的大气和空间物理实验室负责管理科学操作、公众宣传和通信。

　　好奇号是由美国宇航局喷气推进实验室建造的，该实验室由加州理工学院管理。喷气推进实验室代表位于华盛顿的美国宇航局科学任务理事会领导这项任务。RAD调查是由NASA太阳物理部门作为NASA太阳物理系统天文台(HSO)的一部分支持的。