中國科學家領導在國際上首次完整構建火星空間太陽高能粒子能譜

太陽高能粒子事件是由太陽爆發活動產生的最具破壞性的空間天氣事件之一，高能粒子可能到達火星後對火星空間和火星表面產生影響，這項研究對未來火星探測任務中的防輻射工作具有重要意義，因此備受學界關注。

記者20日從中國科學院近代物理研究所獲悉，由中國科學家領導的合作團隊利用中外高能粒子及輻射探測數據，並結合火星大氣粒子傳輸模擬，在國際上首次完整地構建了太陽高能粒子在火星空間的能譜。

這項火星空間輻射環境監測領域取得的重要研究進展，由中國科學技術大學、中國科學院近代物理研究所、蘭州空間技術物理研究所和德國基爾大學研究人員共同完成，相關成果論文已獲國際專業學術期刊《地球物理研究快報》以封面文章發表。

合作團隊介紹說，2021年11月，中國天問一號環繞器進入火星科學任務軌道，其搭載的能量粒子分析儀開始探測火星空間的粒子通量。2022年2月15日，能量粒子分析儀觀測到一個流量和能量極高的太陽高能粒子事件。該事件同時被歐洲空間局的微量氣體軌道飛行器、美國航空航天局的火星大氣和揮發性演化軌道器以及火星表面的好奇號火星車探測到，火星空間首次有如此多的探測器同時探測到同一個太陽高能粒子事件。

此前，火星大氣和揮發性演化軌道器搭載的太陽高能粒子儀僅能探測到能量在7兆電子伏以下的質子通量，而天問一號能量粒子分析儀能夠探測2-100兆電子伏的質子通量，極大地擴充了火星空間高能質子的能量監測範圍，可爲相關研究提供關鍵數據支持。

在本項研究中，合作團隊使用多個探測器數據來構建太陽高能粒子事件的相關質子能譜，通過對上述觀測和反演的能譜進行擬合，得到此次太陽高能粒子事件在火星空間1-1000兆電子伏能量範圍內的完整質子能譜。

該團隊利用這一完整能譜，對前述太陽高能粒子事件在火星軌道、火星表面引發的輻射劑量進行計算，得到的結果與軌道和表面實際測量值定量相符，從而驗證了天問一號能量粒子分析儀數據的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準性。

業內專家表示，有關研究成果將加深人們對火星空間輻射環境的理解，既可爲未來類似太陽高能粒子事件的研究提供參考，也凸顯在火星進行連續和協同輻射監測的必要性。

文/孫自法

編輯/倪家寧