火星上的辐射是多么糟糕呢？
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Updated: 19 Nov , 2016
by Matt
Williams
人类探索火星在过去几年中一直在猛跳起来的。除了八项在这颗红色星球上和围绕着这颗红色星球的活动使命，七个更多的机器人着陆器、巡游者和轨道器被订计划本十年年底部署在那里。到本世纪30年代和之后，几个空间机构也正计划载人蹬上表面的使命。
最重要的是，甚至还有大量的准备单程去火星的志愿者和提倡我们把它变成第二个家的人们。所有这些建议已经把注意力集中在随发送人类到火星带来的特有的危害上。除了它的寒冷、干燥的环境、缺乏空气和巨大的沙尘暴，辐射也是它的问题。
原因︰
火星没有像地球一样的保护磁层。科学家认为某个时候火星也经历了它的核内的对流，创造一个起动了一个行星磁场的发电机效果。然而，大约4亿年前------要么由于来自一个更大天体的大质量的撞击要么它的核快速冷却------这种发电机效应停止了。
艺术家的一个太阳风暴撞击火星并从火星的上层大气剥离阳离子的渲染。.
Credits: NASA/GSFC
因此，在接下来的5亿年，火星大气被太阳风慢慢剥掉了。在它的磁场和它的大气损失之间，火星的表面暴露给比地球远更高的辐射水平。并且除了经常暴露于宇宙射线和太阳风之外，它收到偶尔的随太阳耀斑发生的致命爆炸。
调查︰
美国国家航空航天局的
2001年火星奥德赛号太空船配备有一个专用的称为火星辐射实验（或玛丽）的仪器，这是为测量火星周围的环境辐射设计的。由于火星有这样一个稀薄的大气层，由火星奥德赛号测定的辐射将大致上与表面一样。
经过大约18个月，火星奥德赛号探测器检测出了正在进行的辐射水平是比宇航员们在国际空间站上所体验的高出
2.5
倍------每天22毫拉兹（millirads），这算算也就是到每年8000毫拉兹（8
拉兹）。航天器也检测到了2个太阳质子事件，其中辐射水平峰值约在一天内2,000毫拉兹和几个其它的大约100
毫拉兹的事件。
相比之下，在发达国家中的人每年暴露到（平均）0.62拉兹。虽然这个研究显示了人体能承受高达
200拉兹的剂量没有永久性的破坏，但长时间的暴露于在火星上检测到的各种水平可能导致各种的健康问题------像急性放射病、癌症的风险增加、基因破坏和甚至死亡。
显示暴露到火星表面的宇宙辐射量的图。Credit:
NASA
鉴于暴露到任何辐射随它带有一定程度的风险，美国国家航空航天局和其他空间机构当规划使命时维持一个严格的ALARA政策（As-Low-As-Reasonable-Achievable)尽可能有理由的低的取得的）。
可能的解决办法︰
人类探险火星必定需要应付这个表面上增加的辐射水平。更重要的是，任何企图殖民这颗红色星球也将需要措施来确保暴露到的辐射最小化的。已经提出了几种短期的和长期的解决这个问题的方案。
例如，美国国家航空航天局保持多个卫星研究太阳、整个太阳系的空间环境与监测星系宇宙射线(GCRs)，希望能获得太阳和宇宙辐射的更好的理解。他们也一直在寻找开发宇航员和电子产品的更好屏蔽的方法。
2014年，NASA启动了减少星系宇宙射线的挑战，一个奖励怎样减少宇航员的暴露于星系宇宙射线的想法总共12000美元的基于激励的竞争。在2014年四月这个首次挑战后，7
月份产生了一个后续的涉及主动和被动保护的想法的30000美元挑战奖。
当到长期逗留和殖民化时，过去一直流传几个更多的想法。例如，如罗伯特·祖布林和大卫·贝克解释了的他们提议的低铸"直接火星"使命一样，栖息地直接构建在地面将会被自然遮蔽防止辐射的。祖布林在他的1996年的书火星的案例：定居在红色星球上的打算和我们为什么必须中扩大了这个想法。
也已经做出了栖息地封装在用火星土创造的陶瓷中的充气模块建造在地面上的建议。类似于由NASA和欧空局对在月球上定居已经提出了的，这一计划将严重依赖用三维打印技术称为的"烧结法"的机器人，在那里沙子使用X射线变成熔融的材料。
非盈利组织火星人（MarsOne）致力于在未来的几十年殖民火星，也提议怎样来屏蔽火星定居者。面对辐射的问题，该组织已经提出把屏蔽建在这个使命的航天器、过境车辆和居住舱内。在一个太阳耀斑事件中，在那里这种保护是不够的，他们主张在他们的火星过境栖息地内部创建一个专用的辐射庇护所（位于一个空心的水箱内）。
但也许最激进的减少有害火星辐射的暴露的提议涉及启动这颗星球的核来恢复它的磁层。要做到这一点，我们将需要来液化这个星球的外核以便它再一次能围绕这个内核对流。这个星球的自转将开始来创建出一个发电机的效果，一个磁场就会产生。
艺术家的一个有剖视图的火星解决方案的印象。Credit:
NASA Ames Research Center
根据德克萨斯大学的天文系的研究生山姆发科特有两种方法可以做到这一点。首先将是在这颗星球核附近引爆一系列的热核弹头，而第二个涉及让电流通过这个行星，在核产生电阻电流会加热它的。
此外，一个2008年由在日本国家融合科学(NIFS)研究所的研究人员进行了强调环绕地球创造一个人工的磁场的可能性的研究。在考虑过去的150年里连续测量那个表明了强度下降了一个10%后,
他们继续来倡导一系列的环绕行星的超导环怎样可以弥补未来的损失。
做一些调整，这种系统可以适用到火星，创造一个人工磁场能帮助屏蔽这个表面免于它经常接受的一些有害辐射。在地形成形者试图为火星创造一个大气层的事件中，这个系统还可以确保它不受太阳风。
最后，2007年由来自瑞士矿物学与岩石学研究所和阿姆斯特丹自由大学地球和和生命科学学院的研究人员设法来复制火星的核看起来像是什么样子的一项研究。使用一个金刚石腔，这个团队能够在对应火星中心的铁硫和铁-镍-硫的系统上重复压力条件。
他们发现的是在预期中的火星核的温度下 (~ 1500
K或1227°C，
2240°F)，内核将是液体，但在外的核将发生一些凝固。这与地球的核完全不同，地球的内核凝固释放热量保持外核熔融的，从而创造给我们的磁场发电机效果提供动力。
火星没有一个固体的内核将意味着从前液体的外核一定有过一个不同的能量来源。自然的，那个热源已自此失败了，导致外核来固化，因此捕捉住任何发电机效果的。然而，他们的研究也显示了行星冷却可能导致在将来核凝固的，要么由于富铁固体沉向中心要么铁硫化物在核中结晶。
换句话说，火星的核可能总有一天变成固体，这会加热外核并把它熔化。再加上这个星球的自转，这将产生发电机效果，将再一次点燃这个星球的磁场。如果这是真的，那么殖民火星和在那里安全的生活可能是一个简单的等待核来结晶的问题。
没有绕过它的办法。目前，火星表面上的辐射是很危险的
！因此，任何到这个星球的未来的载人使命将需要考虑到辐射屏蔽和反措施。任何长期停留在那里
------至少可预见的未来------将要建在地中，或硬化抗太阳和宇宙射线的。
近似真实色彩再现的"哥伦比亚山"，由NASA的火星精神号探测车全景照相机拍摄的中央部分。Credit:
NASA/JPL
但你知道他们说的需要是发明之母的吗？用这样的如斯蒂芬·霍金说的为了作为一个物种生存我们需要开始殖民其它星球的启蒙，像艾伦·马斯克和巴斯·兰斯德罗普一样的人看在使它发生的，在下几代我们一定会看到一些非常有创意的解决办法！
我们在今天宇宙这里已经写了许多关于火星和辐射的危险的有趣的文章。这里是在一次火星使命中你会得到多少辐射？我们如何在火星上生活？因为长期的到火星使命人类航行到火星带来更高的癌症和放射病、细胞损伤和增加患癌症的风险。
如果你要的话，学习更多关于NASA的火星奥德赛号航天器上的玛丽仪器和人类将面临试图去火星的辐射风险。
最后，如果你想要了解更多关于火星的一般情况，我们已经在天文学角色的红色星球做了几个关于这个的播客视频。第52集︰火星和91集︰在火星上寻找水。
Sources:
http://www.universetoday.com/14979/mars-radiation1/
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(2016-11-21 08:27:11)