如何保护未来的火星宇航员免受辐射？答案：深挖洞！

一项新的研究表明，在火星表面深挖洞不仅可以防止有害辐射，辐射还可能为未来在火星上生活的深挖宇航员提供建筑材料。

在人类突破地球大气层并展开火星探索之旅之前，何保护未航科学家们必须评估在这颗红色星球表面生活所面临的火答案洞诸多威胁。这包括倾泻在火星上的星宇大量宇宙辐射——特别是银河宇宙射线（GCR）的带电高能粒子。

根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的免受介绍，银河宇宙射线粒子“基本包含了现有的辐射所有元素”。这些粒子起源于太阳系之外，深挖很可能是何保护未航由剧烈的宇宙事件（如超新星爆发）释放出来的。在遇上地球时，火答案洞大部分粒子会被地球周围的星宇磁场（即磁层）反射回去。

大量接触银河宇宙射线粒子可能会导致人类出现许多健康问题，如癌症、白内障和中枢神经系统损伤。由于火星缺乏类似地球的全球性保护磁场，使得银河宇宙射线粒子能够自由地进入火星大气层，并到达火星表面。

在缺乏磁层的情况下，火星的大气层是抵御银河宇宙射线的唯一防线。然而，这道防线非常薄弱：这颗红色星球的空气密度平均只有地球海平面的1%。当银河宇宙射线进入主要由二氧化碳和氮组成的火星大气层时，它们会由于电离而失去许多能量，这可能会阻止它们到达火星表面。研究作者发现，这一过程在很大程度上取决于大气层的厚度，以及随后施加到地表的大气压力。

和地球一样，火星的地形变化很大。从奥林匹斯山的顶峰（约26公里高）到火星最深的撞击盆地希腊平原（约7.1公里深），火星不同地区的大气厚度有很大差别，到达火星表面的辐射量也有很大不同。研究人员写道，火星不同地区大气厚度的差异可达10倍以上。

研究人员还发现，银河宇宙射线与大气之间的相互作用还会产生另一种有害辐射，称为次级中子辐射。大气的屏障作用越大，到达火星表面的次级中子辐射就越多。

研究人员使用了先进的计算机模型“大气辐射相互作用模拟器”（AtRIS），以及美国国家航空航天局（NASA）好奇号火星车收集的辐射数据，来模拟银河宇宙射线在火星表面的暴露情况，并测量这些粒子渗透到表面尘埃和岩石（风化层）的深度。好奇号火星车于2012年登陆火星的盖尔撞击坑，其任务主要是探测火星气候、地质及水的存在，并探测盖尔撞击坑内的环境是否曾经能够支持生命。

分析结果显示，银河宇宙射线的有效辐射剂量在火星风化层30厘米厚度处达到峰值。研究人员还提出，要想在火星上安全居住（定义为年辐射暴露不超过100毫西弗）的话，需要1到1.6米的风化层“护盾”。“在一个表面气压较高的深坑中，所需的额外风化层护盾可以略薄一些，”研究作者写道。

了解火星物质如何受到银河宇宙射线的影响，以及火星大气在改变辐射暴露方面所起的作用，是未来在火星上开发定居基地的重要一步。“长期以来，人们一直认为宇航员可以利用自然的地质结构，如洞穴天窗或熔岩管作为火星上的辐射避难所。”该研究的作者写道，“我们的研究表明，在设计未来火星居住地时，使用自然表面材料来进行屏蔽保护，可能将有助于降低辐射风险。”这项新研究发表在2022年2月份的《地球物理研究杂志：行星》（Journal of Geophysical Research： Planets）上。（任天）

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