Nowo odkryte zjawisko wskazuje, że przestrzeń między Ziemią a Księżycem nie jest równomiernie narażona na galaktyczne promieniowanie kosmiczne, ale raczej na ciągły strumień wysokoenergetycznych cząstek spoza Układu Słonecznego. Dane z chińskiego lądownika Chang’e 4 po niewidocznej stronie Księżyca wskazują na obecność tymczasowej „wnęki” w tym strumieniu promieniowania, która zmniejsza poziom protonów nawet o 20% przy określonych orientacjach Ziemi i Księżyca.
Promienie kosmiczne i zagrożenie dla eksploracji kosmosu
Galaktyczne promienie kosmiczne (GCR) to cząstki energetyczne, głównie protony i ciężkie jądra atomowe, emitowane podczas takich zdarzeń, jak eksplozje supernowych. Cząsteczki te stanowią znaczne ryzyko dla astronautów i załóg latających na dużych wysokościach, ponieważ są promieniowaniem jonizującym, które może uszkodzić DNA i zwiększyć ryzyko raka. Chociaż atmosfera ziemska w dużej mierze chroni powierzchnię, statki kosmiczne i misje księżycowe pozostają bez ochrony.
Aktywność słoneczna wpływa również na poziom GCR: rozbłyski słoneczne i zwiększona aktywność magnetyczna mogą odchylać niektóre z tych cząstek, ale nowe dowody wskazują na inny czynnik ochronny: ziemskie pole magnetyczne. Zespół odkrył, że ziemskie pole magnetyczne może mieć na to wpływ, ale Słońce nadal ma w tym pośredni udział.
Odkrycie dokonane przez Chang’e-4
Lądownik Chang’e 4, wyposażony w instrument Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND), monitoruje przepływ protonów po niewidocznej stronie Księżyca od 2019 r. Analizując dane z 31 cykli księżycowych, naukowcy zaobserwowali stały spadek poziomu protonów w miarę wchodzenia Księżyca w określoną pozycję orbitalną – „sektor preneonowy” – względem Ziemi i Słońca.
Ten spadek nie jest dziełem przypadku. Jest to związane z ustawieniem międzyplanetarnego pola magnetycznego, które w trakcie obrotu ma charakter spiralny na zewnątrz od Słońca (tzw. spirala Parkera). Kiedy te linie pola zbiegają się z polem magnetycznym Ziemi, tworzą „cień” w strumieniu GCR. Księżyc faktycznie przechodzi przez ten obszar ze zmniejszonym poziomem promieniowania przez około dwa dni podczas każdego orbitowania.
Konsekwencje dla przyszłych misji
Naukowcy sugerują, że to odkrycie ma praktyczne implikacje dla planowania misji kosmicznych. Planując operacje księżycowe, zwłaszcza działania pozakołowe (EVA), w okresach, gdy Księżyc znajduje się w tej wnęce GCR, można zminimalizować narażenie astronautów na promieniowanie.
„To odkrycie zapewnia potencjalną strategię planowania misji… operacje można zsynchronizować z okresami zmniejszonego promieniowania, aby zmniejszyć ryzyko narażenia”.
Konieczne są dalsze badania, aby mapować zasięg i zachowanie tego zjawiska, co mogłoby również pomóc w strategiach ochrony przed promieniowaniem podczas misji w pobliżu innych namagnesowanych ciał w naszym Układzie Słonecznym. Badanie to podkreśla, że promieniowanie kosmiczne nie jest jednorodne, a zrozumienie tych różnic ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa przyszłym badaczom.
