Rover Curiosity : les radiations sur Mars sont sans danger pour les humains. Il existe un niveau de rayonnement relativement sûr sur Mars. Y a-t-il des rayonnements sur Mars ?

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Origine rayonnement sur Mars : recherche par vaisseau spatial, niveau de rayonnement sur la planète, s'il existe une magnétosphère, comment résoudre le problème pour les colonies.

Nous avons réussi à ancrer des rovers et des sondes sur la planète rouge. Et bientôt nous enverrons un nouveau lot. Lors de l’exploration spatiale de Mars, nous avons obtenu de nombreuses informations importantes qui nous permettront de lancer une mission humaine dans les années 2030.

Déjà, des candidatures arrivent de bénévoles prêts à se sacrifier et à aller dans une direction. Il y a aussi ceux qui rêvent d’y vivre. Mais n'oubliez pas qu'il ne s'agit pas d'un simple voyage touristique, mais d'un voyage vers un endroit dangereux et inhospitalier. Il ne s'agit pas seulement de sécheresse et de froid, mais aussi d'une forte dose de rayonnement. Oui, des radiations vous attendent sur Mars.

Causes des radiations sur Mars

Mars est malheureusement privée de la magnétosphère familière à la Terre. Bien qu'auparavant, il ait subi des courants de convection dans le noyau, ce qui faisait allusion au fonctionnement d'une dynamo. Mais 4,2 milliards d’années plus tard, à cause d’un impact majeur ou d’un refroidissement rapide, tout s’est arrêté.

En conséquence, au cours des 500 millions d’années suivantes, l’atmosphère martienne s’est lentement retirée dans l’espace. De ce fait, la surface a reçu d’énormes portions radioactives. De plus, les marques subsistent même après des éruptions solaires aléatoires.

Recherche sur les radiations sur Mars

En 2001, Mars Ulysse a observé la planète avec un instrument spécial censé déterminer la situation radiologique. Après 18 mois, la sonde a observé sur Mars des niveaux de rayonnement 2,5 fois supérieurs à ceux subis par les astronautes de l'ISS. Il y a également eu deux événements de protons solaires culminant à 2 000 milliards par jour.

La recherche montre que notre corps peut résister à 200 rads, mais une exposition à long terme entraînera un mal des rayons aigu, des dommages génétiques, le cancer et la mort.

Solutions possibles au problème des radiations sur Mars

Dans tous les cas, les colons devront faire face au problème des radiations martiennes. Il est donc important de prévoir des équipements de protection. La NASA a envoyé un réseau de satellites vers le Soleil pour obtenir le plus d'informations possible sur son fonctionnement et les doses de rayonnement.

Certains proposent de créer des colonies sous terre, car le sol martien constitue le meilleur bouclier et permettra de faire face aux variations de température. Ou utilisez des modules gonflables avec un revêtement en céramique à base de sol martien.

Le projet à but non lucratif MarsOne propose de créer un bunker spécial séparément. Les instruments seraient alors capables de détecter les éclairs, et tous les colons se cacheraient dans l'abri. La solution la plus radicale consiste à influencer le noyau pour le forcer à créer un champ magnétique. Autrement dit, vous devrez le dérouler.

Ce qui est étonnant, c'est que cela puisse être fait. Il existe une option avec l'explosion d'une série d'ogives thermonucléaires à proximité du noyau. Ou vous pouvez conduire une décharge électrique à travers la planète, provoquant une résistance.

En 2008, des scientifiques japonais ont constaté une diminution de 10 % de l’intensité du champ magnétique au cours des 150 dernières années. Ils ont proposé de créer des anneaux supraconducteurs autour de la planète qui compenseraient les pertes futures.

En 2007, les scientifiques ont créé le modèle le plus adapté du noyau martien. Ils ont remarqué qu’à une température de 1227°C, l’intérieur deviendrait liquide et l’extérieur deviendrait partiellement solide. Cela signifie que Mars disposait auparavant d’une source d’énergie à laquelle quelque chose s’est produit. Mais jusqu'à présent, tout travail avec le noyau n'existe qu'en théorie. La Planète rouge reste donc dangereuse.

Mais les scientifiques n’abandonnent pas et proposent de nouvelles idées. Ainsi, un jour, Mars se soumettra encore aux terriens persistants.

Des scientifiques américains ont présenté le premier rapport détaillé sur les radiations à la surface de Mars. Il était basé sur les données collectées au cours des trois cents premiers jours de la mission par le détecteur d'évaluation des radiations (RAD) installé sur le rover Curiosity.

Les résultats, publiés dans la revue Science, montrent que les rayonnements radioactifs, bien qu'ils constituent une menace pour la santé des astronautes, ne mettent toujours pas fin aux projets de vols habités.

Les radiations sur Mars sont beaucoup plus intenses que sur Terre pour deux raisons. Premièrement, il n’existe pas de champ magnétique global qui recouvre les Terriens. Deuxièmement, la couche trop fine de l’atmosphère offre peu de protection contre le rayonnement solaire, mais est inutile contre les rayons cosmiques.

En moyenne, l'exposition radioactive à la surface de la planète équivaut à une dose de 0,67 millisieverts. C'est presque trois fois moins que la dose de 1,8 millisieverts enregistrée quotidiennement par RAD pendant le vol interplanétaire.

Au cours des huit premiers mois de fonctionnement du rover, RAD a détecté une puissante explosion de rayonnement associée à une éruption solaire, ainsi que trois « creux » provoqués par des éjections coronales dans l'espace interplanétaire, qui assuraient une protection magnétique contre le rayonnement cosmique.

"Nous continuons à surveiller les conditions de rayonnement tout au long du cycle solaire et à surveiller les effets des tempêtes solaires majeures. Ces mesures nous fournissent des informations importantes pour planifier les futures missions", a déclaré Don Hassler, chercheur principal de la RAD d'Afrique du Sud, dans un communiqué de presse de la NASA-Western. Institut de recherche à Boulder.

On s'attend à ce que l'expédition sur la planète rouge dure 860 jours, dont 180 seront consacrés à voler dans chaque direction, et les Terriens passeront encore 500 jours à la surface de la planète. Lors d'un vol habité, la dose de rayonnement peut être réduite à l'aide de.

Selon les experts, la dose totale de rayonnement que les voyageurs spatiaux recevront pendant tout le voyage sera d'environ un sievert. Cette dose n'est pas considérée comme mortelle, mais augmente le risque de développer des formes mortelles de cancer d'au moins 5 %.

A noter que, selon les règles actuelles de l'agence spatiale américaine NASA, le risque de telles maladies sur l'ensemble de la carrière des astronautes ne devrait pas augmenter de plus de 3 %. Cependant, les normes existantes ont été conçues pour fonctionner en orbite terrestre basse et nécessitent bien entendu des ajustements pour les vols longue distance.

La NASA et l'Institut de médecine (IOM) mènent actuellement des recherches pour élaborer des lignes directrices et des restrictions pour les expéditions vers d'autres planètes, en particulier vers Mars.

Outre son importance purement pratique pour les expéditions futures, la nouvelle recherche apporte un éclairage sur ce point. Le niveau de rayonnement à la surface de la planète suggère que les organismes microbiens ne pourraient pas survivre dans les couches supérieures du sol, et des signes de formes de vie existantes ou passées devraient être recherchés dans les forages.

Le rover Curiosity effectue ses premières mesures de rayonnement à la surface d'une autre planète pour déterminer si les futurs explorateurs pourraient vivre sur Mars - alors que le rover traverse le paysage de la planète rouge. Curiosity revient sur ses empreintes, sur les collines du mont Sharp et sur le bord détruit du cratère Gale à l'horizon lointain, le 24e jour martien de la mission (30 août 2012). Ce panorama est présenté dans un nouveau documentaire PBS NOVA "Défi ultime pour Mars", qui a été présentée au public le 14 novembre 2012. Le RAD est situé sur le pont du rover sur cette mosaïque colorée de photos Navcam assemblées par l'équipe de traitement photo composée de Ken Kremer et Marco Di Lorenzo. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ Ken Kremer/Marco Di Lorenzo.

Les robots métalliques construits par des personnes inventives peuvent survivre sur Mars. Mais qu’en est-il des futurs astronautes humains ?

Le courageux Mars Exploration Rover Opportunity de la NASA a prospéré pendant près d'une décennie, traversant les plaines du Meridiani Planum malgré un bombardement soutenu en stérilisant le rayonnement cosmique et solaire des particules chargées grâce à ses entrailles durcies aux radiations.

Et les gens ? Quel sort les attend au cours d'une expédition audacieuse et probablement longue d'un an dans l'environnement infiniment extrême et décidément rude de la surface inondée de radiations de la planète rouge - si jamais quelqu'un y parvient depuis la Terre ? De quel degré de protection les gens ont-ils besoin ?

Répondre à ces questions est l’une des quêtes clés du rover Curiosity de la taille d’un SUV, plus de 100 jours après le début de sa mission principale de deux ans.

Les données préliminaires semblent prometteuses.

Curiosity a survécu à un voyage interplanétaire de 8 mois et à une manœuvre de descente sans précédent à travers l'atmosphère sur une grue à réaction pour atterrir en toute sécurité à l'intérieur du cratère Gale, près des imposantes collines en couches de 5 km de haut du mont Sharp, le 6 août 2012.

Il nous appartient désormais d'évaluer si elle a déjà offert un environnement propice à la vie microbienne - dans le passé ou dans le futur. Caractérisation des niveaux naturels de rayonnement provenant du rayonnement cosmique galactique et abordera la question des microbes et des astronautes. peut détruire les molécules organiques proches de la surface.

Les chercheurs utilisent l'instrument de pointe de détection de rayonnement (RAD) de Curiosity pour surveiller quotidiennement les rayonnements à haute énergie et aider à déterminer le potentiel de risques réels pour la santé présentés aux futurs explorateurs humains sur la surface martienne.

"L'atmosphère offre un certain niveau de protection, et le rayonnement de ces particules chargées est moindre lorsque l'atmosphère est plus mince", a déclaré Don Hassler, chercheur principal de la RAD, du Southwest Research Institute à Boulder, Colorado. Voir les graphiques ci-dessous.

"Absolument, les astronautes peuvent vivre dans cet environnement. Ce n'est pas très différent de ce que les astronautes peuvent vivre sur la Station spatiale internationale. La vraie question est que si vous additionnez la contribution totale à la dose totale d'un astronaute sur Mars, la mission peut avez des limites pour vous." parce que vous accumulez ces chiffres. Avec le temps, vous atteindrez ces chiffres", a expliqué Hassler.

Les premières données RAD des deux premiers mois à la surface ont été démontrées lors d'un point de presse pour les journalistes le jeudi 15 novembre 2012 et montrent que le rayonnement est légèrement inférieur à la surface de Mars par rapport à l'environnement spatial en raison de la protection de l'atmosphère martienne. .

Changements à long terme du rayonnement dans le cratère Gale. Le graphique montre l'évolution de la dose de rayonnement mesurée Détecteur d'évaluation des radiations sur le mobileNASA Curiosity pendant 50 jours martiens. (Sur Terre, le 10e jour martien était le 15 septembre et le 60e jour était le 6 octobre 2012). Le débit de dose (des particules chargées et des particules neutres) a été mesuré à l'aide d'un scintillateur en plastique et est indiqué en rouge. Fourni par:NASA/JPL-Caltech/SwRI.

RAD n’a détecté aucune grande éruption solaire depuis la surface. "Ce sera très important", a déclaré Hassler.

"S'il y avait une éruption solaire massive à cet endroit, cela pourrait avoir un effet aigu pouvant provoquer des vomissements et potentiellement mettre en danger la mission avec l'astronaute dans la combinaison spatiale."

"En général, l'atmosphère martienne réduit d'un facteur deux la dose de rayonnement par rapport à ce que nous voyons lors d'une croisière vers Mars."

RAD était opérationnel et avait déjà pris des mesures de rayonnement pendant le vol interplanétaire du vaisseau spatial, comparées aux nouvelles données désormais collectées depuis le fond du cratère Gale.

La pression atmosphérique martienne est légèrement inférieure à 1 % de celle de la Terre. Elle varie subtilement en fonction des cycles atmosphériques en fonction de la température et du cycle gel-dégel des calottes polaires et des marées de chaleur quotidiennes qui en résultent.

"Nous constatons un changement quotidien dans la dose de rayonnement mesurée à la surface, qui est inversement proportionnelle à la pression atmosphérique. L'atmosphère de Mars agit comme un bouclier contre les radiations. À mesure que l'atmosphère s'épaissit, elle offre davantage de protection. Par conséquent, nous voyons des gouttes à une dose de rayonnement de 3 à 5 % chaque jour ", a déclaré Hassler.

Autoportrait de curiosité depuis le mont Sharp sur la dune de sable Rocknest dans le cratère Gale. Curiosity a utilisé la caméra Mars Hand Lens Imager (MAHLI) sur son bras robotique pour se photographier ainsi que sa destination cible, le Mont Sharp, en arrière-plan. Les montagnes en arrière-plan à gauche représentent la paroi nord du cratère Gale. Cette mosaïque panoramique couleur a été compilée à partir de photographies brutes prises le 85e jour martien de la mission (1er novembre 2012). Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS/ /Marco Di Lorenzo.

Exister ainsi que des changements saisonniers dans les niveaux de rayonnement à mesure que Mars se déplace dans l'espace.

L'équipe RAD traite toujours les données sur les radiations.

"Nous sommes en train d'effectuer des étalonnages et des caractérisations pour obtenir ces chiffres précis. Nous y travaillons. Et nous espérons les publier lors de la réunion de l'American Geophysical Union en décembre."

Cycles quotidiens de rayonnement et de pression dans le cratère Gale. Ce graphique montre les changements quotidiens du rayonnement martien et de la pression atmosphérique mesurés par le rover Curiosity. À mesure que la pression augmente, la dose totale de rayonnement diminue. Lorsque la pression atmosphérique est plus élevée, elle constitue une meilleure barrière et une protection plus efficace contre les rayonnements extérieurs. À chaque pression maximale, le niveau de rayonnement diminue de 3 à 5 %. Les niveaux de rayonnement augmentent à la fin du graphique en raison d’une tendance à long terme que les scientifiques étudient encore. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI.

Le rayonnement est un facteur limitant l’habitabilité de la vie. RAD est le premier instrument scientifique permettant de mesurer directement le rayonnement à la surface d'une autre planète.

"Curiosity révèle que l'environnement radiatif sur Mars est sensible à la météo et au climat martiens", conclut-il.

Contrairement à la Terre, Mars a perdu son champ magnétique il y a environ 3,5 milliards d’années – et donc une grande partie de sa capacité de protection contre les niveaux nocifs de rayonnement de particules énergétiques provenant de l’espace.

Beaucoup plus de données devront être collectées par RAD avant de tirer une conclusion définitive sur la durée et le type d'habitat pouvant être obtenus.

Par exemple, la NASA possède plusieurs satellites qui étudient le Soleil, l’environnement spatial dans tout le système solaire et surveillent les rayons cosmiques galactiques dans l’espoir de mieux comprendre le rayonnement solaire et cosmique. L’agence recherche également de meilleures options pour protéger les astronautes et les appareils électroniques.

En 2014, la NASA a lancé le Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, un concours intensif doté d'un prix de 12 000 $ qui récompensera les meilleures idées visant à réduire l'exposition des astronautes aux rayons cosmiques galactiques. Après le premier concours en avril 2014, un autre a suivi en juillet avec un prix total de 30 000 $ pour des idées liées à la protection active et passive.

En matière de séjours de longue durée et de colonisation, plusieurs autres idées ont fait surface dans le passé. Par exemple, comme l'ont proposé Robert Zubrin et David Baker dans le plan de la mission Mars Direct, les logements pourraient être construits directement dans le sol, ce qui agirait comme un bouclier naturel contre les radiations.

Il a également été proposé de créer des modules gonflables enfermés dans des céramiques créées à partir du sol martien. Le projet s'appuiera sur une technique d'impression 3D connue sous le nom de « frittage », dans laquelle le sable est transformé en un matériau fondu à l'aide de rayons X.

MarsOne, une organisation à but non lucratif qui promet de coloniser Mars au cours des prochaines décennies, propose sa propre version de la protection des colons martiens contre les radiations. L'organisation a proposé de construire un blindage dans le vaisseau spatial, le véhicule et le module d'habitation de la mission. En cas d'éruption solaire, si la protection ne suffit pas, ils proposent de créer un abri spécialisé contre les radiations (situé dans un réservoir d'eau creux) à l'intérieur de leur Mars Transit Habitat.

Mais la proposition d'atténuation la plus radicale consiste à redémarrer le noyau de la planète pour restaurer sa magnétosphère. Pour ce faire, nous devons liquéfier le noyau externe afin qu’il puisse à nouveau se convection autour du noyau interne. La propre rotation de la planète commencera à créer un effet dynamo et un champ magnétique sera généré.

Selon Sam Factor, étudiant diplômé du département d'astronomie de la Texas State University, il existe deux façons de procéder. La première consiste à faire exploser une série d'ogives thermonucléaires près du noyau de la planète, et la seconde consiste à faire passer un courant électrique à travers la planète, produisant une résistance dans le noyau qui va chauffer.

Des scientifiques de l'Institut national des sciences de la fusion (NIFS) au Japon ont mené une étude en 2008 sur la possibilité de créer un champ magnétique artificiel autour de la Terre. Constatant que l'intensité du champ magnétique avait chuté de 10 % au cours des 150 dernières années, ils ont préconisé la création d'anneaux supraconducteurs autour de la planète qui pourraient compenser les pertes futures.

Moyennant quelques modifications, un tel système pourrait être adapté pour Mars. Cela créera un champ magnétique qui peut aider à protéger la surface de certains rayonnements nocifs. Et si les terraformeurs peuvent créer une atmosphère sur Mars, un tel système la protégera également du vent solaire.

Enfin, une étude menée en 2007 par des chercheurs de l'Institut de minéralogie et de pétrographie de Suisse a montré à quoi ressemble le noyau de Mars. Grâce à une chambre à diamant, les scientifiques ont pu reproduire les conditions de pression sur les systèmes fer-soufre et fer-nickel-soufre qui correspondent au centre de Mars.


Ils ont découvert qu’aux températures du noyau martien (environ 1 227 degrés Celsius), le noyau interne serait liquide, mais le noyau externe serait légèrement solidifié. Ceci est très différent du noyau terrestre, dans lequel la solidification du noyau interne libère de la chaleur qui maintient le noyau externe en fusion, donnant ainsi naissance à un effet dynamo et à un champ magnétique.

L’absence d’un noyau interne solide sur Mars signifierait que le noyau externe autrefois liquide devait avoir une source d’énergie différente. D'une manière ou d'une autre, cette source s'est asséchée et le noyau externe s'est solidifié, mettant fin à l'effet dynamo. Cependant, leur étude a également montré que le refroidissement de la planète pourrait conduire à une solidification du noyau dans le futur, car soit des solides riches en fer tomberaient au centre, soit des sulfures de fer cristalliseraient dans le noyau.

En d’autres termes, le noyau de Mars pourrait un jour devenir solide, chauffant le noyau externe et le faisant fondre. Combiné à la propre rotation de la planète, cela produira un effet dynamo qui relancera un jour le champ magnétique de la planète. Si cela est vrai, alors la colonisation de Mars et la vie en sécurité sur Mars ne seront qu'une question de temps - il faudra attendre que le noyau se cristallise.

Il n'y a pas d'autre moyen. Actuellement, les radiations à la surface de Mars sont très dangereuses. Par conséquent, toute mission future sur la planète prendra en compte la radioprotection et les contre-mesures. Et tous ceux qui resteront longtemps sur Mars devront soit s’enfouir plus profondément dans le sol, soit se protéger des rayons solaires et cosmiques.

Mais la nécessité est mère de l’invention, n’est-ce pas ? Et puisque nous devons commencer à coloniser d’autres mondes, si nous voulons survivre en tant qu’espèce, nous devrons recourir à des solutions innovantes.

Le risque d'exposition aux radiations pour les humains sur Mars n'est pas aussi grand qu'on le pensait auparavant, mais de nouveaux résultats obtenus par le rover Curiosity suggèrent que cela ne constitue plus un obstacle aux missions habitées à long terme vers la planète rouge.

À la suite de la mission, qui comprendra 180 jours de voyage aller simple (vers la planète rouge ou retour sur Terre) et 500 jours passés sur Mars elle-même, une personne recevra une dose totale de rayonnement de 1,01 sievert, c'est la résultat des mesures effectuées par le rover détecteur de rayonnement Radiation Assessment Detector (RAD).

L'Agence spatiale européenne a limité à 1 sievert la dose admissible de rayonnement que les astronautes reçoivent pendant l'ensemble de leur travail, alors que le risque de tumeurs malignes augmente de 5 %.

"C'est certainement un chiffre raisonnable", a déclaré Don Hassler, directeur du RAD du Southwest Research Institute à Boulder et auteur principal de l'étude, publiée le 9 décembre dans la revue Science.

La dose de rayonnement de 1 sievert reçue sur Mars dépasse les normes existantes de la NASA, qui limitent à trois pour cent le risque accru de cancer des astronautes. Toutefois, ces limites ont été fixées pour les missions destinées à voler en orbite terrestre basse, et elles pourraient bientôt être révisées pour prendre en compte les vols sur de plus longues distances, a déclaré Hassler.

"La NASA travaille avec l'Institut de médecine de l'Académie nationale des sciences pour évaluer quelles seraient les limites acceptables pour les vols spatiaux longue distance, comme une mission vers Mars", a déclaré Hassler.

Les nouveaux résultats fournissent l’image la plus complète à ce jour de l’environnement des radiations en route vers Mars et à la surface de la planète rouge. Ils comprennent des données collectées par RAD au cours des 8 mois de voyage spatial vers Mars et au cours des 300 premiers jours sur la planète, à partir d'août 2012.

Les mesures de RAD capturent deux types différents d'émissions de particules énergétiques : les rayons cosmiques galactiques, qui sont accélérés à des vitesses incroyables par les explosions lointaines de supernova, et les particules énergétiques solaires, qui sont projetées dans l'espace par les tempêtes qui se produisent sur le Soleil.

Les données RAD montrent que les astronautes explorant la surface de Mars recevront chaque jour une dose égale à environ 0,64 millisieverts. Durant le voyage vers Mars, les niveaux de rayonnement seront environ trois fois plus élevés, soit 1,84 millisieverts par jour.

Cependant, Hassler souligne que l'environnement radiatif de Mars est dynamique et que les mesures de Curiosity ne sont donc pas concluantes. Par exemple, les données RAD ont été collectées au plus fort du cycle d’activité solaire de 11 ans, une période où le flux de rayons cosmiques galactiques est relativement faible (car le plasma solaire disperse généralement les rayons solaires).

Les mesures prises par Curiosity devraient aider la NASA à planifier une mission avec équipage vers Mars, que l'agence spatiale prévoit de lancer au milieu des années 2030. Ils fournissent également des informations qui facilitent la recherche de signes de vie sur la planète rouge dans le présent ou dans le passé - une autre des tâches principales fixées par la NASA.

Par exemple, Hassler affirme que les nouvelles découvertes du RAD suggèrent qu’il sera difficile de trouver des signes de vie à la surface de Mars. "Ces mesures nous indiquent que des signes de vie passée sur la planète peuvent être trouvés à une profondeur d'environ 1 mètre", explique Hassler.