一项新的研究显示，在火星上挖几英尺可以保护未来的游客。

火星的 3D 渲染。 (图片来源：盖蒂图片社)

一项新的研究表明，深入火星表面可以防止有害辐射，并可能为未来的宇航员提供建筑材料。

在人类冒险超越地球大气层并前往火星之前，科学家们必须评估这颗红色星球表面对生命的许多威胁。这包括降落在火星上的宇宙辐射量——特别是银河宇宙射线 (GCR) 粒子。

根据美国国家海洋和大气管理局的说法，GCR 是高能粒子，“基本上由存在的每一种元素组成”。它们起源于我们的太阳系之外——可能是由爆炸性宇宙事件(如超新星)发射的——并在很大程度上从地球周围的磁场(称为磁层)反弹。

广泛接触 GCR 颗粒可能导致人类出现许多健康问题，例如癌症、白内障和中枢神经系统损伤。火星缺乏类似的保护性全球磁场，允许 GCR 粒子自由进入其大气层并到达行星表面。

在没有磁层的情况下，火星的大气层是抵御 GCR 的唯一防线。而且这种防御非常薄弱：平均而言，这颗红色星球的空气密度只有地球在海平面上的 1%。

当 GCR 进入主要由二氧化碳和氮气组成的火星大气层时，它们会通过电离损失大量能量，从而阻止它们到达表面。研究作者发现，这在很大程度上取决于大气的厚度，以及随后施加到地表的大气压力的大小。

和地球一样，火星的地形也千差万别。从奥林匹斯山峰(16 英里，或约 26 公里高)到最深的火星陨石坑 Hellas Planitia(约 4.4 英里，或 7.1 公里，深)，火星大气层的厚度在不同区域会有所不同，变化到达表面的辐射量。研究人员写道，火星的大气厚度从一个地方到另一个地方的差异可能超过 10 倍。

研究人员使用最先进的计算机模型，称为大气辐射相互作用模拟器 (AtRIS) 和美国宇航局好奇号探测器收集的辐射数据(该探测器于 2012 年降落在火星的盖尔陨石坑内)来模拟地球表面的 GCR 暴露并测量如何它深入地表泥土和岩石(称为风化层)。

他们的分析结果显示，有效辐射剂量在进入风化层约 12 英寸(30 厘米)处达到峰值。除此之外，研究人员提出，为了在火星上安全居住——定义为每年不超过 100 毫西弗的辐射量)，需要一个 3.3 到 5.5 英尺(1 到 1.6 米)的风化层防护罩。研究作者写道：“在地表压力较高的深火山口，所需的额外风化层屏蔽略小一些。”

了解火星物质如何受到 GCR 的影响以及火星大气在改变辐射暴露方面所起的作用是在火星上开发潜在基地的一步。

研究作者写道：“长期以来，人们一直认为宇航员可以利用天然地质结构，例如洞穴天窗或熔岩管作为火星上的辐射避难所。” “在使用天然表面材料作为屏蔽保护设计未来的火星栖息地时，我们的研究可能有助于减轻辐射风险。”

这项新研究于 2 月发表在《地球物理研究杂志：行星》上。