Reportan chorro de partículas energéticas solares observadas en Marte por Tianwen-1 de China


Investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) y sus colaboradores han informado de un evento de partículas energéticas solares (SEP) observado por el Mars Energetic Particle Analyzer (MEPA) transportado en el Tianwen-1 de China (TW -1) nave espacial. Como el primer informe científico basado en MEPA, el artículo se publicó en Astrophysical Journal Letters.

MEPA, desarrollado conjuntamente por IMP y el Instituto de Física de Lanzhou, es la primera carga útil científica de China destinada a estudiar el entorno de radiación espacial interplanetario y cercano a Marte. Se lanzó con la nave espacial TW-1 en julio de 2020 para comenzar la misión de exploración.

Ubicaciones de TW-1 (punto gris), Marte (punto rojo), Tierra (punto azul), STA (punto púrpura), PSP (punto amarillo) y SolO (punto verde) a las 12:00 UT del 29 de noviembre de 2020 ( a). La flecha negra indica la ubicación de la región activa asociada con el evento. Los perfiles de intensidad de tiempo de protones promediados por hora medidos por misiones cercanas a la Tierra (b) y TW-1/MEPA (c). La línea discontinua vertical indica el inicio de la llamarada (12:34 UT del 29 de noviembre de 2020). Crédito: The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac80f5

El 29 de noviembre de 2020, MEPA observó el primer gran evento SEP generalizado del ciclo solar 25 a 1,39 unidades astronómicas. En el momento de la erupción del evento SEP, TW-1 y la Tierra estaban aproximadamente en la misma línea de campo magnético, lo que significa que TW-1 y la nave espacial cercana a la Tierra podían observar partículas energéticas solares desde una distancia de decenas de millones de kilómetros, lo que proporcionó una rara oportunidad para estudiar los efectos de la propagación de partículas energéticas.

El estudio del mecanismo de aceleración y propagación de partículas energéticas solares es de gran importancia en la física espacial. Una vez que abandonan el entorno cercano a la Tierra y van al espacio, los astronautas y las naves espaciales sin la protección del campo geomagnético están inevitablemente expuestos a una intensa radiación de partículas de alta energía. A diferencia de los rayos cósmicos galácticos cuyo flujo es estable durante mucho tiempo, los eventos SEP son esporádicos e impredecibles durante cualquier ciclo solar. Su flujo es varios órdenes de magnitud mayor que el de los rayos cósmicos de fondo, lo que no solo tiene un gran impacto en el entorno de radiación espacial interplanetaria y cercana a la Tierra, sino que también representará una gran amenaza para las misiones espaciales, como los vuelos espaciales tripulados y las profundidades. exploración espacial.

Después de obtener los datos de MEPA, los investigadores de IMP evaluaron los datos y confirmaron que MEPA estaba en buenas condiciones de funcionamiento. Utilizando su propio software de simulación MEPA, compararon los datos simulados con los resultados de los datos originales muestreados devueltos y obtuvieron los factores geométricos de MEPA para diferentes tipos de partículas incidentes. Los investigadores también determinaron la relación entre los datos originales muestreados y el espectro de energía observado en órbita de MEPA, y establecieron un conjunto de métodos de análisis de datos de MEPA para garantizar la calidad de los datos de detección científica de MEPA.

Basándose en los datos de flujo de protones de MEPA y satélites cercanos a la Tierra, el equipo de investigación investigó el mecanismo de aceleración y propagación de los eventos SEP. El equipo está formado por investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Macao, la Universidad de Geociencias de China, IMP, el Instituto de Física de Lanzhou, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China de CAS, la Universidad de Alabama en Huntsville, EE. UU., y el Centro Nacional de Ciencias Espaciales de CAS. .

Al comparar los datos de flujo de protones de MEPA y la nave espacial cercana a la Tierra, los investigadores encontraron que la línea de campo magnético asociada con TW-1 y la nave espacial cercana a la Tierra no está conectada a las regiones de origen de ráfagas en la superficie del sol y el choque interplanetario, lo que significa que la observación de TW-1 y la nave espacial cercana a la Tierra se debe a la difusión de campo cruzado.

Mientras tanto, los investigadores encontraron que los datos en las dos ubicaciones mostraban características espectrales de ley de doble potencia similares y los perfiles de intensidad de tiempo de protones mostraban un fenómeno típico de reservorio durante la fase de decaimiento de SEP. Sugirieron que el espectro de doble ley de potencia probablemente se genera en la región de origen de la aceleración del choque, y la difusión vertical es un factor clave para explicar el fenómeno del reservorio SEP durante este evento. También discutieron la dependencia de la longitud de la trayectoria del campo magnético radial e interplanetario de la intensidad máxima de SEP.

El evento SEP muestra una muy buena consistencia entre los datos de observación de MEPA y los satélites cercanos a la Tierra. El resultado sienta una buena base para el estudio posterior de los datos de exploración cercanos a Marte y ayudará a las personas a comprender mejor el entorno de radiación en Marte y planificar misiones de exploración del espacio profundo.

Con información de Academia de Ciencias China

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