一个国际研究小组利用隐藏在航天器数据中的宇宙射线来展示太阳活动对我们太阳系内部的影响。

ESA 长期服务的双任务火星快车和金星快车的数据显示，在 11 年太阳周期的活动高峰期间，宇宙射线计数受到抑制。两个航天器都携带的 ASPERA 等离子传感器表明，太阳表面可见的太阳黑子数量突出了宇宙射线计数与火星和金星太阳周期之间的关系。

这项名为“火星和金星的银河宇宙射线：从几小时到几十年的时间变化作为机载微通道板的背景信号测量”的研究已于今天发表在天体物理学杂志上。

什么是宇宙射线?它们能告诉我们关于太阳周期的什么信息?

宇宙射线是起源于我们太阳系之外的粒子，几乎以光速传播。它们是一种危险的高能辐射形式，可能导致航天器的电子故障并破坏太空中人类的 DNA。

研究人员分析了宇宙射线与太阳周期之间的关系，还研究了宇宙射线探测在轨道的短时间尺度内是如何变化的。研究小组发现，火星后方不受宇宙射线影响的区域比地球的实际半径还要宽 100 多公里。目前尚不清楚为什么这个被封锁的区域如此之大。

“这项研究显示了一系列有价值的见解，这些见解可以从 ASPERA 仪器收集的实际背景计数信息中得出。了解宇宙射线与太阳周期、行星大气和航天器仪器性能之间的各种关系，对于未来的机器人任务和人类探索非常重要，”瑞典空间物理研究所的 Yoshifumi Futaana 博士说。

使用火星快车和金星快车的数据

研究人员比较了 2003 年发射并仍在使用的火星快车和 2006 年至 2014 年运营的金星快车的数据，以发现更多关于宇宙射线与太阳周期之间关系的信息。将该数据与格陵兰岛 Thule 中子监测器的地球宇宙射线测量值进行了比较。

科学家们采用了三个月期间宇宙射线计数的中值，以尽量减少零星太阳活动的影响，例如耀斑或日冕物质抛射。为该研究提取的背景辐射计数数据库已经发布，可以通过 Europlanet SPIDER 行星空间气象服务访问。

所有数据集都显示，随着第 24 个太阳周期的活动达到峰值，宇宙射线探测的数量有所减少。火星快车的数据和地球的观测显示出非常相似的特征;然而，在火星上太阳黑子的最大数量和宇宙射线探测的最小数量之间存在大约九个月的明显滞后。

“先前的研究表明，太阳活动与地球和火星的宇宙射线行为之间存在几个月的延迟。我们的结果似乎证实了这一点，并提供了进一步的证据表明第 24 个太阳周期有点不寻常，这可能是由于第 23 和 24 个太阳周期之间的太阳活动极小期很长，或者第 24 个周期期间的活动相对较低，”Futaana 博士说。

比较双重任务数据的挑战

由于 2010 年及以后的机载处理方式发生变化，分析 Venus Express 的数据变得复杂。除此之外，尽管火星快车和金星快车携带的 ASPERA 仪器基于共同的设计，但它们各自针对各自运行的截然不同的行星环境进行了定制。因此，无法使用现有数据集直接比较火星和金星的宇宙射线通量。

“使用背景计数来研究宇宙射线和高能粒子与行星任务的相互作用相对较新。然而，获取这些信息显示出作为一种强大工具的潜力，例如，在保护欧洲航天局即将进行的木星冰冷卫星探索者 (JUICE) 任务中，该任务将探索木星冰冷卫星周围的恶劣环境，” Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) 位于法国图卢兹，是 Europlanet SPIDER 服务的协调员，也是本研究的合著者。