science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Ruimtevaartuig helpt bij het identificeren van zonnestralingspatronen die de maan blootleggen

Als de zonnewind waait, De magnetosfeer van de aarde kan wapperen in de wind. Als het sterk genoeg is, het kan de maan blootstellen aan deeltjesstraling. Krediet:Genna Duberstein/ADNET/Q.Q. Shi/Shandong Univ

Hoe de wind in de ruimte waait, is van nieuw belang voor de veiligheid van astronauten op de maan. Met behulp van gegevens van verschillende NASA-missies, wetenschappers ontdekten dat wind gecreëerd door hogesnelheidsdeeltjes van de zon ervoor kan zorgen dat de staart van de beschermende magnetische bel van de aarde klappert als een windzak in een sterke bries. Deze beweging kan de staart zo ver uit de lijn trekken dat het de maan blootstelt aan potentieel schadelijke geladen deeltjes op momenten waarvan eerder werd gedacht dat het beschermd was. de bevinding, die een nieuwe uitdaging onthult om te voorspellen wanneer zonneactiviteit de maan blootlegt, zal wetenschappers en ingenieurs helpen zich voor te bereiden op toekomstige maanmissies.

Onze zon geeft levengevend licht, maar het spuwt ook deeltjes met hoge snelheid uit - de zonnewind, waarin sommige zeer energierijke deeltjesuitbarstingen schadelijk kunnen zijn voor satellieten en mensen in de ruimte. Terwijl de aarde veilig is in haar magnetische bel - de magnetosfeer - beweegt de maan voortdurend in en uit de uitgestrekte staart van deze beschermende bel terwijl deze om de planeet draait. Gedurende de 25% van de tijd die de maan achter de aarde doorbrengt - in de volle maanfase - bevindt hij zich in de magnetosfeer en wordt hij geacht te worden beschermd. Maar dit nieuwe onderzoek gepubliceerd in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek : Ruimtefysica , laat zien dat dat niet altijd het geval is.

Wetenschappers hebben eerder aangetoond dat vrij ver van de aarde - op afstanden van 800, 000 mijl van de planeet - de zonnewind kan ervoor zorgen dat de staart van de magnetosfeer rondfladdert. Het nieuwe onderzoek wees uit dat dit ook gebeurt op slechts een derde van die afstand, waar de maan draait. In tijden van hoge zonneactiviteit, de zon kan extra uitbarstingen van materiaal in de zonnewind afgeven - schokgolven die over het zonnestelsel rimpelen. Wanneer deze schokgolven de aarde bereiken, ze hebben genoeg druk om de vorm van de magnetosfeer te veranderen, die al is uitgerekt tot een windzakachtige vorm door de druk van zonnewinddeeltjes. Als de wind na de schokgolf sterk genoeg is, het kan genoeg beweging veroorzaken om de maan bloot te stellen aan de zonnewind, zelfs als het zich direct achter de aarde bevindt.

Deze simulatie laat zien hoe de schokgolf die door NASA's ruimtevaartuig werd gezien, de staart van de magnetosfeer van de aarde bewoog, de maan bloot. Krediet:QQ Shi, Shandong Univ.

De nieuwe ontdekking maakte gebruik van verschillende ruimtevaartuigen van NASA om de effecten te bekijken van een hogesnelheidsschokgolf die in 2012 naar de aarde stroomde. reizen met 1,7 miljoen mijl per uur. De schok werd voor het eerst gemeten door de Advanced Composition Explorer, Cluster- en windmissies, die zich allemaal tussen de aarde en de zon bevinden. Een uur later op de maan, veranderingen in de magnetische omgeving werden waargenomen door THEMIS-ARTEMIS - een afkorting voor Time History of Events and Macroscale Interactions - Acceleration, Opnieuw verbinden, Turbulentie en elektrodynamica van de interactie van de maan met de zon. THEMIS-ARTEMIS, een aparte missie van het nieuwe Artemis-programma van het bureau om de maan te verkennen, gebruikt twee satellieten op de maan om de maanruimte-omgeving te bestuderen.

De gegevens van de missies toonden aan dat de sterke wind achter de schokgolf de lange staart van de magnetosfeer opzij duwde, waardoor het heen en weer zwaait als een windzak. De beweging van links naar rechts was zo groot dat het de maan herhaaldelijk gedurende een periode van een half uur aan de zonnewind blootstelde. Dit onderzoek toonde ook aan dat blootstelling aan de maan zelfs zonder schokgolf kan plaatsvinden - zoals op momenten dat de zonnewind zijwaarts waait - wat suggereert dat de blootstelling zelfs vaker zou kunnen voorkomen dan eerder werd gedacht.

Terwijl het Artemis-programma van NASA zich voorbereidt op het sturen van nieuwe wetenschappelijke en technologische experimenten voordat de mens terugkeert, het is essentieel om de deeltjesstralingsomgeving van het gebied te begrijpen, die mogelijk elektronica en mensen kunnen beschadigen tijdens stormgebeurtenissen. Gegevens van THEMIS-ARTEMIS en andere missies helpen wetenschappers en ingenieurs de maanomgeving beter te begrijpen en helpen ontdekkingen op het maanoppervlak te contextualiseren en maanactiva te beschermen.