Potrebbero i tubi di lava, le grotte o gli habitat sotterranei offrire un rifugio sicuro per i futuri astronauti su Marte? Gli scienziati del team di rover Curiosity Mars della NASA stanno aiutando a esplorare domande come quella con il Radiation Assessment Detector, o RAD.

A differenza della Terra, Marte non ha un campo magnetico per proteggerlo dalle particelle ad alta energia che sfrecciano nello spazio. Quelle radiazioni possono devastare la salute umana e possono seriamente compromettere i sistemi di supporto vitale da cui dipenderanno anche gli astronauti di Marte.

Sulla base dei dati del RAD di Curiosity, i ricercatori stanno scoprendo che l'uso di materiali naturali come la roccia e i sedimenti su Marte potrebbe offrire una certa protezione da questa radiazione spaziale sempre presente. In un articolo pubblicato quest'estate su JGR Planets, hanno descritto in dettaglio come Curiosity sia rimasta parcheggiata contro una scogliera in un luogo chiamato "Murray Buttes" dal 9 al 21 settembre 2016.

Mentre era lì, RAD ha misurato una diminuzione del 4% della radiazione complessiva. Più significativamente, lo strumento ha rilevato una diminuzione del 7,5% della radiazione di particelle neutre, compresi i neutroni che possono penetrare nella roccia e sono particolarmente dannosi per la salute umana. Questi numeri sono statisticamente abbastanza alti da mostrare che era dovuto alla posizione di Curiosity ai piedi della scogliera piuttosto che ai normali cambiamenti nella radiazione di fondo.

"Stiamo aspettando da molto tempo che le condizioni giuste ottengano questi risultati, che sono fondamentali per garantire l'accuratezza dei nostri modelli computerizzati", ha affermato Bent Ehresmann del Southwest Research Institute, autore principale del recente articolo. "A Murray Buttes, abbiamo finalmente avuto queste condizioni e i dati per analizzare questo effetto. Ora stiamo cercando altri luoghi in cui RAD possa ripetere questo tipo di misurazioni."

Un avamposto meteorologico spaziale su Marte

La maggior parte della radiazione misurata dalla RAD proviene dai raggi cosmici galattici, particelle espulse dalle stelle che esplodono e inviate a flipper in tutto l'universo. Questo forma un tappeto di "radiazioni di fondo" che possono comportare rischi per la salute degli esseri umani.

Radiazioni molto più intense provengono sporadicamente dal Sole sotto forma di tempeste solari che lanciano enormi archi di gas ionizzato nello spazio interplanetario.

"Queste strutture si attorcigliano nello spazio, a volte formando complessi tubi di flusso a forma di croissant più grandi della Terra, guidando onde d'urto in grado di energizzare efficacemente le particelle", ha affermato Jingnan Guo, che ha condotto uno studio, pubblicato a settembre su The Astronomy and Astrophysics Review , analizzando nove anni di dati RAD mentre era alla Christian Albrecht University in Germania.

"I raggi cosmici, la radiazione solare, le tempeste solari:sono tutti componenti della meteorologia spaziale e la RAD è effettivamente un avamposto meteorologico spaziale sulla superficie di Marte", afferma Don Hassler del Southwest Research Institute, ricercatore principale dello strumento RAD.

Le tempeste solari si verificano con frequenza variabile in base a cicli di 11 anni, con alcuni cicli che portano tempeste più frequenti ed energetiche di altri. Controintuitivamente, i periodi in cui l'attività solare è al massimo potrebbero essere il momento più sicuro per i futuri astronauti su Marte:l'aumento dell'attività solare protegge il Pianeta Rosso dai raggi cosmici dal 30 al 50%, rispetto ai periodi in cui l'attività solare è inferiore .

"È un compromesso", ha detto Guo. "Questi periodi ad alta intensità riducono una fonte di radiazione:l'onnipresente radiazione di fondo di raggi cosmici ad alta energia attorno a Marte. Ma allo stesso tempo, gli astronauti dovranno fare i conti con la radiazione intermittente e più intensa delle tempeste solari".

"Le osservazioni della RAD sono fondamentali per sviluppare la capacità di prevedere e misurare la meteorologia spaziale, l'influenza del Sole sulla Terra e su altri corpi del sistema solare", ha affermato Jim Spann, responsabile della meteorologia spaziale per la divisione di eliofisica della NASA. "Mentre la NASA pianifica eventuali viaggi umani su Marte, la RAD funge da avamposto e fa parte dell'Osservatorio del sistema eliofisico, una flotta di 27 missioni che studia il Sole e la sua influenza sullo spazio, la cui ricerca supporta la nostra comprensione ed esplorazione dello spazio. "

La RAD ha misurato l'impatto di più di una dozzina di tempeste solari fino ad oggi (cinque durante il viaggio su Marte nel 2012), sebbene questi ultimi nove anni abbiano segnato un periodo particolarmente debole dell'attività solare.

Gli scienziati stanno solo ora iniziando a vedere l'attività aumentare mentre il Sole esce dal suo torpore e diventa più attivo. In effetti, la RAD ha osservato le prove del primo brillamento di classe X del nuovo ciclo solare il 28 ottobre 2021. I brillamenti di classe X sono la categoria più intensa di brillamenti solari, il più grande dei quali può portare a interruzioni di corrente e interruzioni delle comunicazioni sulla Terra.

"Questo è un momento emozionante per noi, perché uno degli obiettivi importanti della RAD è quello di caratterizzare gli estremi del tempo spaziale. Eventi come eruzioni solari e tempeste sono un tipo di clima spaziale che si verifica più frequentemente durante l'aumento dell'attività solare:il tempo ci stiamo avvicinando ora", ha detto Ehresmann. Sono necessarie ulteriori osservazioni per valutare quanto sarebbe pericolosa una tempesta solare davvero potente per gli esseri umani sulla superficie marziana.

I risultati della RAD alimenteranno un corpus di dati molto più ampio che verrà compilato per future missioni con equipaggio. In effetti, la NASA ha persino equipaggiato la controparte di Curiosity, il rover Perseverance, con campioni di materiali per tute spaziali per valutare come resistono alle radiazioni nel tempo.