Posizioni di TW-1 (punto grigio), Marte (punto rosso), Terra (punto blu), STA (punto viola), PSP (punto giallo) e SolO (punto verde) alle 12:00 UT del 29 novembre 2020 ( un). La freccia nera indica la posizione della regione attiva associata all'evento. La media oraria dei profili di intensità del tempo dei protoni misurati dalle missioni vicino alla Terra (b) e TW-1/MEPA (c). La linea tratteggiata verticale indica l'inizio del bagliore (12:34 UT il 29 novembre 2020). Credito:Le lettere del diario astrofisico (2022). DOI:10.3847/2041-8213/ac80f5
I ricercatori dell'Istituto di fisica moderna (IMP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e i loro collaboratori hanno segnalato un evento di particella energetica solare (SEP) osservato dal Mars Energetic Particle Analyzer (MEPA) effettuato sul cinese Tianwen-1 (TW -1) navicella spaziale. Come primo rapporto scientifico basato sul MEPA, il documento è stato pubblicato nelle Astrophysical Journal Letters .
MEPA, sviluppato congiuntamente da IMP e dal Lanzhou Institute of Physics, è il primo carico scientifico della Cina finalizzato allo studio dell'ambiente di radiazione spaziale interplanetario e vicino a Marte. È stato lanciato con la navicella spaziale TW-1 nel luglio 2020 per iniziare la missione di esplorazione.
Il 29 novembre 2020, MEPA ha osservato il primo grande evento SEP diffuso del ciclo solare 25 a 1,39 unità astronomiche. Al momento dell'eruzione dell'evento SEP, TW-1 e la Terra si trovavano approssimativamente sulla stessa linea del campo magnetico, il che significa che TW-1 e la navicella spaziale vicina alla Terra potevano osservare particelle energetiche solari da una distanza di decine di milioni di chilometri, che ha fornito una rara opportunità per studiare gli effetti della propagazione energetica delle particelle.
Lo studio del meccanismo di accelerazione e propagazione delle particelle energetiche solari è di grande importanza nella fisica spaziale. Una volta lasciati l'ambiente vicino alla Terra e diretti nello spazio, gli astronauti e le navicelle spaziali senza la protezione del campo geomagnetico sono inevitabilmente esposti a intense radiazioni di particelle ad alta energia. A differenza dei raggi cosmici galattici il cui flusso è stabile per lungo tempo, gli eventi SEP sono sporadici e imprevedibili durante qualsiasi ciclo solare. Il loro flusso è di diversi ordini di grandezza superiore a quello dei raggi cosmici di fondo, che non solo ha un grande impatto sull'ambiente di radiazione spaziale interplanetario e vicino alla Terra, ma rappresenterà anche un'enorme minaccia per le missioni spaziali come il volo spaziale con equipaggio e le profondità esplorazione dello spazio.
Dopo aver ottenuto i dati MEPA, i ricercatori di IMP hanno valutato i dati e hanno confermato che MEPA era in buone condizioni di lavoro. Utilizzando il loro software di simulazione MEPA autocostruito, hanno confrontato i dati simulati con i risultati dei dati originali campionati restituiti e hanno ottenuto i fattori geometrici del MEPA per diversi tipi di particelle incidenti. I ricercatori hanno anche determinato la relazione tra i dati originali campionati e lo spettro di energia osservato in orbita del MEPA e hanno stabilito una serie di metodi di analisi dei dati MEPA per garantire la qualità dei dati di rilevamento scientifico del MEPA.
Sulla base dei dati sul flusso di protoni dei satelliti MEPA e vicini alla Terra, il team di ricerca ha studiato il meccanismo di accelerazione e propagazione degli eventi SEP. Il team è composto da ricercatori della Macao University of Science and Technology, China University of Geosciences, IMP, Lanzhou Institute of Physics, University of Science and Technology of China of CAS, University of Alabama a Huntsville, USA, e National Space Science Center of CAS .
Confrontando i dati sul flusso di protoni dal MEPA e dalla navicella spaziale vicino alla Terra, i ricercatori hanno scoperto che la linea del campo magnetico associata a TW-1 e alla navicella spaziale vicina alla Terra non è collegata alle regioni di origine dell'esplosione sulla superficie del sole e allo shock interplanetario, il che significa che l'osservazione da parte di TW-1 e veicoli spaziali vicino alla Terra è dovuta alla diffusione a campo incrociato.
Nel frattempo, i ricercatori hanno scoperto che i dati nelle due posizioni mostravano caratteristiche spettrali simili a legge di doppia potenza e i profili di intensità temporale del protone mostravano un tipico fenomeno di giacimento durante la fase di decadimento del SEP. Hanno suggerito che lo spettro della doppia legge di potenza è molto probabilmente generato nella regione di origine dell'accelerazione dell'urto e la diffusione verticale è un fattore chiave per spiegare il fenomeno del serbatoio SEP durante questo evento. Hanno anche discusso la dipendenza dalla lunghezza del percorso del campo magnetico radiale e interplanetario dell'intensità del picco SEP.
L'evento SEP mostra un'ottima coerenza tra i dati di osservazione del MEPA e dei satelliti vicini alla Terra. Il risultato getta una buona base per il successivo studio dei dati di esplorazione vicino a Marte e aiuterà le persone a comprendere meglio l'ambiente delle radiazioni su Marte e pianificare missioni di esplorazione dello spazio profondo. + Esplora ulteriormente
