Ánh sáng kỳ quái đến từ Mặt trăng có vẻ không thật trong hình ảnh này, vì nó vô hình trước mắt chúng ta. Nhưng các thiết bị phát hiện tia gamma cho chúng ta biết nó thật. Không chỉ là một bức tranh màu đỏ, nổi hạt, nó còn là một lời nhắc nhở sống động rằng có nhiều thứ đang diễn ra hơn là gặp mắt người.
Nó cũng là một lời nhắc nhở rằng bất kỳ con người nào đến thăm Mặt trăng đều cần được bảo vệ khỏi bức xạ năng lượng cao này.
Từ tia vũ trụ đến tia Gamma
Kính viễn vọng không gian Gamma-Ray của NASA Fermi đã chụp được những hình ảnh này của tia gamma Mặt trăng. Trong phần này của phổ điện từ, Mặt trăng thực sự sáng hơn Mặt trời. Đó là vì Mặt trời tạo ra phần lớn năng lượng của nó trong các phần khác của quang phổ, mặc dù nó phát ra một số tia gamma, đặc biệt là trong các đợt bùng phát mặt trời.
Hầu hết các tia gamma trong Hệ Mặt trời của chúng ta đến từ các nguồn xa như quasar và hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN.) Mặt trăng là nguồn bức xạ gamma gián tiếp và tạo ra tia gamma thông qua tương tác của nó với các tia vũ trụ.
Tia vũ trụ là một loại bức xạ năng lượng cao mà phần lớn được tạo ra bên ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta. Chúng được sản xuất bởi những thứ như siêu tân tinh và hạt nhân thiên hà hoạt động. Khi các tia vũ trụ tấn công vật chất, như bề mặt của Mặt trăng trong trường hợp này, chúng tạo ra các tia gamma.
Hai nhà khoa học tại Viện Vật lý Hạt nhân Quốc gia Ý, Mario Nicola Mazziotta và Francesco Loparco, đã nghiên cứu bức xạ gamma Moon Lương như một phương tiện để hiểu các tia vũ trụ. Các tia vũ trụ là các hạt chuyển động nhanh và chúng có được gia tốc từ các nguồn của chúng, giống như các siêu tân tinh và AGN đã nói ở trên.
Tia vũ trụ của hoàng tử chủ yếu là các proton được gia tốc bởi một số hiện tượng năng lượng nhất trong vũ trụ, giống như các vụ nổ của các ngôi sao và máy bay nổ tung tạo ra khi vật chất rơi vào hố đen, theo Mazziotta giải thích trong thông cáo báo chí của NASA.
Các hạt tạo nên các tia vũ trụ được tích điện. Khi chúng tấn công một từ trường, giống như từ trường Earth Earth, chúng hầu như bị lệch. Nhưng Mặt trăng thiếu một từ trường. Kết quả là, ngay cả những tia vũ trụ yếu nhất cũng tấn công trực tiếp vào bề mặt Mặt Trăng và điều đó tạo ra tia gamma. Mặt trăng thực sự hấp thụ hầu hết các tia gamma mà nó tạo ra, nhưng một số thoát ra ngoài không gian.
Và Kính thiên văn Fermi có thể nhìn thấy chúng, biến Mặt trăng thành một loại máy dò hạt vô tình.
Kính thiên văn vũ trụ Fermi Gamma-Ray (FGRST) đã hoạt động được 11 năm nay. Mazziotta và Loparco đã nghiên cứu các hình ảnh về Mặt trăng từ chiều dài của nhiệm vụ kính viễn vọng, và qua thời gian đó, tầm nhìn đã được cải thiện.
Phần lớn Mặt trăng sẽ không bao giờ trải qua các giai đoạn hàng tháng và luôn luôn trông đầy đủ.
Francesco Loparco, Viện Vật lý hạt nhân Quốc gia Ý.
Sức mạnh của tia gamma Mặt trăng không phải lúc nào cũng nhất quán. Nó thay đổi theo thời gian. Mazziotta và Loparco đã thu thập dữ liệu của các tia gamma Mặt trăng vượt quá 31 triệu volt, mạnh hơn 10 triệu lần so với ánh sáng khả kiến và sắp xếp chúng theo thời gian. Điều đó dẫn đến hình ảnh sau đây, cho thấy chế độ xem được cải thiện theo thời gian.
Loparco cho biết, khi nhìn thấy những năng lượng này, Mặt trăng sẽ không bao giờ trải qua chu kỳ hàng tháng của nó và sẽ luôn trông đầy đủ.
Việc Mặt trăng phát ra các tia gamma này rất thận trọng. Chương trình NASAis Artemis sẽ thấy nhiều phi hành gia trên Mặt trăng trong thời gian dài hơn các nhiệm vụ Mặt trăng khác. Chúng phải được bảo vệ khỏi cả hai tia vũ trụ tấn công Mặt trăng và tia gamma Mặt trăng.
Một tương tác phức tạp
Sự tương tác giữa các tia vũ trụ, tia gamma, Mặt trăng và Mặt trời có thể phức tạp. Tia gamma có thể có mức năng lượng khác nhau. Chẳng hạn, những hình ảnh FGRST này chỉ thu được các tia gamma vượt quá 31 triệu volt (MeV) một lượng nhất định. Nhưng tia gamma có thể mạnh hơn nhiều so với điều đó, và có thể lên tới hàng tỷ hoặc thậm chí hàng nghìn tỷ MeV.
Vì điện tích của các tia vũ trụ có nghĩa là chúng có thể bị lệch bởi từ trường và Mặt trời có từ trường cực mạnh, chỉ những thứ mạnh nhất mới có thể tấn công Mặt trời. Đổi lại, những tia vũ trụ mạnh mẽ này tấn công vào phần dày đặc của bầu khí quyển Mặt trời và tạo ra những tia gamma rất mạnh. Vì vậy, Mặt trời thực sự sáng hơn trong các tia gamma trên 1 tỷ volt so với Mặt trăng.
Chu kỳ 11 năm của Sun Sun cũng ảnh hưởng đến các tia vũ trụ tấn công Mặt trăng và các tia gamma dẫn đến. Trong chu kỳ đó, Mặt trời trải qua các biến thể trong từ trường của nó. Kết quả là, đôi khi nhiều tia vũ trụ tấn công Mặt trăng hơn những lần khác. Sự biến đổi này trong các tia vũ trụ chiếu vào bề mặt mặt trăng tạo ra sự biến đổi trong các tia gamma mặt trăng. Theo dữ liệu của Fermi, nó có thể thay đổi 20%.
Các tia gamma đến từ Mặt trăng và các tia vũ trụ gây ra chúng, cả hai đều là mối đe dọa đối với các phi hành gia vì cả hai đều là bức xạ ion hóa với sức xuyên thấu lớn. Phải mất rất nhiều che chắn để ngăn chặn chúng tấn công các phi hành gia. Vật liệu có số lượng nguyên tử cao là lá chắn hiệu quả. Chì (số nguyên tử 82) là một lá chắn tốt bởi vì nó cũng rất dày đặc.
Đối với các tia gamma năng lượng thấp hơn, nguy cơ đối với các phi hành gia là do tiếp xúc theo thời gian. Hãy nghĩ về một kỹ thuật viên x-quang so với một bệnh nhân x-quang. Một bệnh nhân phơi nhiễm trọn đời với tia X không cao lắm, vì vậy một bệnh nhân chấp nhận rủi ro. Đối với các kỹ thuật viên, tuy nhiên, mọi thứ là khác nhau. Họ tiếp xúc mỗi ngày làm việc, vì vậy họ rời khỏi phòng và được che chắn khỏi các tia X bằng vật liệu như chì.
Nó tương tự cho các phi hành gia. Họ càng dành nhiều thời gian cho Mặt trăng trong môi trường tia gamma / tia vũ trụ, họ càng cần phải hạn chế tiếp xúc. Không chỉ bằng cách che chắn, mà bằng thời gian.
Cố gắng hiểu môi trường bức xạ mặt trăng
Dữ liệu Kính viễn vọng Không gian Gamma-Ray Fermi này đang giúp các nhà khoa học hiểu được nguy cơ tia gamma / tia vũ trụ trên Mặt trăng. Nếu có những lúc Mặt trăng phát ra bức xạ gamma ít hơn 20% do chu kỳ 11 năm của Mặt trời, thì có thể sử dụng thời gian đó là điều hợp lý.
Tiếp xúc với bức xạ là một trong những rào cản chính đối với du hành vũ trụ và các sứ mệnh không gian dài hạn. Từ trường Trái đất và khí quyển là cả hai lá chắn bức xạ. Nhưng ngay cả trong quỹ đạo Trái đất thấp, các phi hành gia có nguy cơ tiếp xúc với bức xạ lớn hơn.
Nếu chúng ta có thể có sự hiện diện của con người trên Mặt trăng, thì điều bắt buộc là chúng ta phải hiểu môi trường bức xạ ở đó. NASA đã xem xét môi trường bức xạ mặt trăng từ năm 2005 để dự đoán về một tiền đồn của con người trên Mặt trăng. Khi họ phóng Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng (LRO) vào năm 2009, nó có chứa một thiết bị gọi là Kính viễn vọng Tia vũ trụ cho Hiệu ứng Bức xạ (CRaTER).
Công việc của CRaTER là đặc trưng cho môi trường bức xạ Mặt Trăng và tác động sinh học mà nó sẽ có đối với các phi hành gia. Nó sử dụng nhựa để mô phỏng mô người và đặt chúng phía sau các vật liệu che chắn khác nhau. Vào thời điểm đó, Harlan Spence, Giám đốc điều tra chính của CRaTER cho biết, không chỉ chúng ta sẽ đo bức xạ, chúng ta sẽ sử dụng chất dẻo bắt chước mô người để xem cách các hạt năng lượng cao này xâm nhập và tương tác với cơ thể con người.
Những hình ảnh Fermi của tia gamma Mặt trăng là một mảnh khác của câu đố bức xạ. Và đó là một câu đố cần phải giải quyết trước khi có một niềm hy vọng thực tế về một căn cứ mặt trăng dài hạn, hoặc các phi hành đoàn lên Sao Hỏa.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Mặt trăng phát sáng hơn mặt trời trong hình ảnh từ NASA Fermi
- NASA: Kính thiên văn vũ trụ Fermi Gamma-Ray
- NASA: Tham quan quang phổ điện từ: Tia Gamma
- Thông cáo báo chí: Kính viễn vọng không gian NASA Fermi làm sắc nét Tầm nhìn năng lượng cao của nó
- Thông cáo báo chí: Hiểu về mặt trời từ tính
- NASA: Mặt trăng phóng xạ
