Această imagine strălucitoare, infernală, care vine de pe Lună poate părea ireală în această imagine, deoarece este invizibilă pentru ochii noștri. Dar instrumentele care detectează razele gamma ne spun că este real. Mai mult decât o simplă imagine roșie, este o amintire clară că se întâmplă mai mult decât se întâlnesc ochii umani.
De asemenea, este un memento care orice om care vizitează Luna trebuie să fie protejat de radiațiile cu energie mare.
De la raze cosmice la raze gamma
Telescopul spațial al ramei Gamma de la NASA a capturat aceste imagini ale razelor gamma ale Lunii. În această parte a spectrului electromagnetic, Luna este de fapt mai strălucitoare decât Soarele. Acest lucru se datorează faptului că Soarele își produce cea mai mare parte a energiei sale în alte părți ale spectrului, deși emite unele raze gamma, în special în timpul rafalelor solare.
Majoritatea razelor gamma din Sistemul nostru solar provin din surse îndepărtate, cum ar fi cvasarii și nucleii galactici activi (AGN.) Luna este o sursă indirectă de radiații gamma și produce raze gamma prin interacțiunea sa cu razele cosmice.
Razele cosmice sunt un tip de radiații cu energie mare, care în cea mai mare parte sunt produse în afara sistemului nostru solar. Sunt produse de lucruri precum supernovele și nuclee galactice active. Când razele cosmice se lovesc de materie, la fel ca suprafața Lunii în acest caz, ele creează raze gamma.
Doi oameni de știință de la Institutul Național de Fizică Nucleară din Italia, Mario Nicola Mazziotta și Francesco Loparco, au studiat radiațiile gamma ale Lunii ca mijloc de a înțelege razele cosmice. Razele cosmice sunt particule cu mișcare rapidă și își câștigă accelerația din sursele lor, precum supernovele și AGN-urile menționate anterior.
„Razele cosmice sunt în mare parte protoni accelerate de unele dintre cele mai energice fenomene din univers, precum undele explozive ale stelelor și jeturilor produse în exploatare, produse când materia cade în găurile negre”, a explicat Mazziotta într-un comunicat de presă al NASA.
Particulele care formează raze cosmice sunt încărcate electric. Când lovesc un câmp magnetic, cum este magnetosfera Pământului, sunt în mare parte deviați. Dar Lunii îi lipsește un câmp magnetic. Drept urmare, chiar și cele mai slabe raze cosmice lovesc direct suprafața Lunii și asta produce raze gamma. Luna absoarbe de fapt cea mai mare parte din razele gamma pe care le creează, dar unele scapă în spațiu.
Și Telescopul Fermi le poate vedea, transformând Luna într-un fel de detector de particule inadvertent.
Telescopul spațial Gamma-Ray (FGRST) Fermi funcționează de 11 ani acum. Mazziotta și Loparco au studiat imagini ale Lunii de la lungimea misiunii telescopului, iar în acest timp, vederea s-a îmbunătățit.
„… Luna nu ar trece niciodată prin ciclul său lunar de faze și ar arăta întotdeauna plină.”
Francesco Loparco, Institutul Național de Fizică Nucleară din Italia.
Forța razelor gamma ale Lunii nu este întotdeauna consistentă. Acesta variază în timp. Mazziotta și Loparco au adunat laolaltă date despre razele gamma ale Lunii care au depășit 31 de milioane de electroni volți, care este de 10 milioane de ori mai puternică decât lumina vizibilă și le-au organizat în timp. Aceasta a dus la următoarea imagine, care arată vizualizarea îmbunătățindu-se în timp.
„Văzută la aceste energii, Luna nu ar trece niciodată prin ciclul său lunar de faze și ar părea întotdeauna plină”, a spus Loparco.
Faptul că Luna emite aceste raze gamma este precaut. Programul Artemis al NASA va vedea mai mulți astronauți pe Lună pentru perioade de timp potențial mai lungi decât alte misiuni ale Lunii. Acestea vor trebui să fie protejate atât de razele cosmice care lovește Luna, cât și de razele gamma ale Lunii.
O interacțiune complexă
Interacțiunea dintre razele cosmice, razele gamma, Luna și Soarele poate fi complexă. Razele gamma pot avea niveluri de energie diferite. De exemplu, aceste imagini FGRST surprind numai raze gamma care au depășit 31 de milioane de electroni volți (MeV) cu o anumită cantitate. Dar razele gamma pot fi mult mai energice decât acestea și pot fi în miliarde sau chiar miliarde de MeV-uri.
Deoarece sarcina electrică a razelor cosmice înseamnă că acestea pot fi deviate de câmpuri magnetice, iar Soarele are un câmp magnetic puternic, numai cele mai puternice pot lovi Soarele. La rândul lor, aceste puternice raze cosmice lovesc partea densă a atmosferei Soarelui și creează raze gamma foarte puternice. Deci, Soarele este de fapt mai luminos în raze gamma de peste 1 miliard de electroni volți decât este Luna.
Ciclul de 11 ani al Soarelui afectează, de asemenea, razele cosmice care lovește Luna și razele gamma care rezultă. În timpul acestui ciclu, Soarele experimentează variații în câmpul său magnetic. Drept urmare, uneori mai multe raze cosmice lovesc Luna decât alte ori. Această variabilitate a razelor cosmice care lovește suprafața lunară creează o variabilitate a razelor gamma lunare. Conform datelor Fermi, acesta poate varia cu 20%.
Razele gamma provenite de pe Lună și razele cosmice care le provoacă, reprezintă amândoi o amenințare pentru astronauți, deoarece ambele sunt radiații ionizante cu o mare putere penetrantă. Este nevoie de multă protecție pentru a-i împiedica să lovească astronauții. Materialele cu un număr atomic ridicat sunt scuturi eficiente. Plumbul (numărul atomic 82) este un scut bun, deoarece este, de asemenea, foarte dens.
Pentru razele gamma cu energie mai mică, riscul pentru astronauți este datorat expunerii în timp. Gândiți-vă la un tehnician cu raze X față de un pacient cu raze X. Expunerea pe durata de viață a unui pacient la radiografii nu este foarte mare, astfel încât un pacient acceptă riscul. Pentru tehnician, însă, lucrurile stau altfel. Sunt expuse în fiecare zi de lucru, așa că părăsesc camera și sunt protejate de razele X de materiale precum plumbul.
Este similar pentru astronauți. Cu cât petrec mai mult timp pe Lună într-un mediu cu raze gamma / raze cosmice, cu atât trebuie să-și limiteze expunerea. Nu numai prin ecranare, ci și prin sincronizare.
Încercând să înțelegem mediul de radiații al Lunii
Aceste date ale telescopului spațial Gamma-Ray Fermi ajută oamenii de știință să înțeleagă riscul de raze gamma / raze cosmice pe Lună. Dacă există momente în care Luna emite radiații gamma cu 20% mai puțin din cauza ciclului de 11 ani al Soarelui, atunci poate fi sensibil să folosești timpul respectiv.
Expunerea la radiații este una dintre principalele bariere pentru călătoriile spațiale și misiunile spațiale pe termen lung. Magnetosfera și atmosfera Pământului sunt ambele scuturi de radiații. Dar chiar și pe Orbita Pământului Scăzut, astronauții riscă expunerea la radiații mai mari.
Dacă vom avea o prezență umană pe Lună, este imperativ să înțelegem mediul de radiație acolo. NASA privește mediul de radiații lunare încă din 2005, în așteptarea unui avanpost uman pe Lună. Când au lansat Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) în 2009, acesta conținea un instrument numit Cosmic Ray Telescope pentru efectele radiației (CRaTER).
Sarcina CRATER este de a caracteriza mediul de radiație al Lunii și impactul biologic pe care îl va avea asupra astronauților. Folosește materiale plastice pentru a imita țesutul uman și le-a așezat în spatele diferitelor materiale de ecranare. La acea vreme, Harlan Spence, investigatorul principal CRaTER a spus: „Nu numai că vom măsura radiațiile, ci vom folosi materiale plastice care imită țesutul uman pentru a privi modul în care aceste particule extrem de energice pătrund și interacționează cu corpul uman.”
Imaginile Fermi ale razelor gamma ale Lunii sunt o altă piesă a puzzle-ului pentru radiații. Și acesta este un puzzle care trebuie rezolvat înainte de a exista o speranță realistă a unei baze lunare pe termen lung sau a misiunilor echipate pe Marte.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Luna strălucește mai bine decât Soarele în imagini din Fermi de la NASA
- NASA: Telescopul spațial Gamma-Ray Fermi
- NASA: turul spectrului electromagnetic: raze gamma
- Comunicat de presă: Telescopul spațial Fermi de la NASA își compensează viziunea de mare energie
- Comunicat de presă: Înțelegerea Soarelui Magnetic
- NASA: Luna radioactivă
