火星空間太陽高能粒子能譜首次完整構建

科技日報合肥11月21日電 （記者頡滿斌）記者21日獲悉，中國科學技術大學、中國科學院近代物理研究所、蘭州空間技術物理研究所和德國基爾大學的科研人員利用中外高能粒子及輻射探測數據，結合火星大氣粒子傳輸模擬，首次完整地構建了太陽高能粒子在火星空間的能譜，這對火星空間輻射環境的監測具有重要意義。相關成果發表在國際學術期刊《地球物理研究快報》上，並被該雜誌選為當期封面文章。

太陽高能粒子事件是由太陽爆發活動產生的最具破壞性空間天氣事件之一。事件發生期間，空間中高能帶電粒子會突然增強，可能對在軌航天器和航天員的安全造成威脅。與地球不同，火星由於缺少磁場保護且大氣稀薄，其表面更易受到高能粒子及其在火星大氣中生成的次級粒子的影響。研究太陽高能粒子事件對火星空間的影響，對未來火星探測任務中防輻射工作具有重要意義。

2021年11月，我國研製的天問一號環繞器進入火星科學任務軌道，其搭載的能量粒子分析儀（MEPA）開始探測火星空間的粒子通量。2022年2月15日，MEPA觀測了一個流量和能量極高的太陽高能粒子事件。此前，美國MAVEN軌道器搭載的太陽高能粒子儀僅能探測到能量在7兆電子伏以下的質子通量。而天問一號能量粒子分析儀能夠探測2—100兆電子伏的質子通量，極大地擴充了火星空間高能質子的能量監測範圍，為本項研究提供了關鍵數據支持。

研究團隊使用多個探測器數據來構建相關質子能譜，通過對能譜進行擬合，得到了此次太陽高能粒子事件在火星空間1—1000兆電子伏能量範圍內的完整質子能譜。他們利用這一完整能譜計算了這一太陽高能粒子事件在火星軌道和火星表面引發的輻射劑量，得到的結果與軌道和表面實際測量值定量相符。這一結果驗證了天問一號能量粒子分析儀數據的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準性。