Sciences

Les roches et sédiments de Mars atténuent les effets des rayons cosmiques

L’utilisation de matériaux naturels tels que la roche et les sédiments sur Mars pourrait offrir une certaine protection contre les radiations spatiales qui affectent la planète rouge en raison de l’absence de champ magnétique.

Les roches et les sédiments de Mars atténuent l'effet des rayons cosmiques
Cette vue de la caméra du mât (Mastcam) du rover martien Curiosity de la NASA montre un affleurement de roches finement stratifiées dans la région des Murray Buttes, au pied du mont Sharp. – NASA/JPL-CALTECH/MSSS

C’est la conclusion d’une étude basée sur les données de l’instrument RAD (Radiation Assessment Detector) à bord du rover Curiosity de la NASA, obtenues alors que le rover était stationné contre une falaise sur un site appelé « Murray Buttes » du 9 au 21 septembre 2016.

Pendant ce temps, le RAD a mesuré une diminution de 4 % du rayonnement global. Plus important encore, l’instrument a détecté une diminution de 7,5 % du rayonnement des particules neutres, y compris les neutrons qui peuvent pénétrer la roche et sont particulièrement dangereux pour la santé humaine.

Ces chiffres sont statistiquement assez élevés pour montrer que ce phénomène est dû à l’emplacement de Curiosity au pied de la falaise et non aux variations normales du rayonnement de fond.

« Nous attendions depuis longtemps les bonnes conditions pour obtenir ces résultats, qui sont essentiels pour garantir la précision de nos modèles informatiques », a déclaré dans un communiqué Bent Ehresmann, du Southwest Research Institute, auteur principal de l’article, publié récemment dans JGR Planets. « A Murray Buttes, nous avions enfin ces conditions et les données pour analyser cet effet. Nous recherchons maintenant d’autres endroits où le RAD peut répéter ce type de mesure.

La plupart des rayonnements mesurés par le RAD proviennent des rayons cosmiques galactiques : des particules éjectées par l’explosion d’étoiles et envoyées comme des billes à travers l’univers. Cela forme un tapis de « rayonnement de fond » qui peut présenter des risques pour la santé des humains.

Des rayonnements beaucoup plus intenses proviennent sporadiquement du Soleil sous la forme de tempêtes solaires qui projettent des arcs massifs de gaz ionisé dans l’espace interplanétaire.

« Ces structures se tordent dans l’espace, formant parfois des tubes de flux complexes en forme de croissant, plus grands que la Terre, générant des ondes de choc qui peuvent énergiser efficacement les particules », a déclaré Jingnan Guo, qui a dirigé une étude, publiée en septembre dans The Astronomy and Astrophysics Review, qui a analysé neuf années de données RAD alors qu’il était à l’université Christian Albrecht en Allemagne.

« Les rayons cosmiques, les radiations solaires, les tempêtes solaires sont tous des composants de la météo de l’espace, et RAD est effectivement un avant-poste de la météo de l’espace à la surface de Mars », explique Don Hassler du Southwest Research Institute, chercheur principal de l’instrument RAD.

Les tempêtes solaires se produisent à une fréquence variable selon des cycles de 11 ans, certains cycles favorisant des tempêtes plus fréquentes et plus énergiques que d’autres.

De manière contre-intuitive, les périodes où l’activité solaire est la plus élevée pourraient être les plus sûres pour les futurs astronautes sur Mars : l’augmentation de l’activité solaire protège la planète rouge des rayons cosmiques de 30 à 50 % par rapport aux périodes où l’activité solaire est plus faible.

« C’est un compromis », a déclaré Guo. « Ces périodes de haute intensité réduisent une source de rayonnement : le rayonnement de fond cosmique de haute énergie omniprésent autour de Mars. Mais dans le même temps, les astronautes devront faire face au rayonnement intermittent plus intense des tempêtes solaires. »

« Les observations RAD sont essentielles pour développer la capacité de prévoir et de mesurer la météo spatiale, c’est-à-dire l’influence du Soleil sur la Terre et les autres corps du système solaire », a déclaré Jim Spann, responsable de la météo spatiale pour la division héliophysique de la NASA. « Alors que la NASA planifie des voyages humains vers Mars, le RAD sert d’avant-poste et fait partie de l’Observatoire du système héliophysique, une flotte de 27 missions qui étudient le Soleil et son influence dans l’espace, et dont les recherches soutiennent notre compréhension et notre exploration de l’espace. »

RAD a mesuré l’impact de plus d’une douzaine de tempêtes solaires à ce jour (cinq lors de son voyage vers Mars en 2012), bien que ces neuf dernières années aient marqué une période d’activité solaire particulièrement faible.

Les scientifiques commencent à constater une augmentation de l’activité du Soleil qui sort de sa torpeur et devient plus actif. En fait, le RAD a observé des preuves de la première éruption de classe X du nouveau cycle solaire le 28 octobre 2021. Les éruptions de classe X constituent la catégorie la plus intense d’éruptions solaires, dont les plus importantes peuvent provoquer des coupures de courant et des pannes de communication sur Terre.

« C’est un moment passionnant pour nous, car l’un des objectifs importants du RAD est de caractériser les extrêmes météorologiques dans l’espace. Les événements tels que les éruptions et les tempêtes solaires sont un type de météo spatiale qui se produit le plus fréquemment lors d’une augmentation de l’activité solaire, ce qui est le cas actuellement », a déclaré M. Ehresmann. D’autres observations sont nécessaires pour évaluer le danger d’une tempête solaire vraiment puissante pour les humains sur la surface martienne.

Les conclusions du RAD seront intégrées dans un ensemble de données beaucoup plus vaste qui sera collecté pour les futures missions habitées. En fait, la NASA a même équipé l’homologue de Curiosity, le rover Persévérance, d’échantillons de matériaux de combinaisons spatiales afin d’évaluer leur résistance aux radiations dans le temps.

Emilie Dubois

Emilie Dubois, une fille dans l'informatique était mal vue à l'époque de mes études. C'est pour cette raison que l'on m'a cantonné à des rôles secondaires lors des travaux de groupe, notamment celui de centralisateur des informations. Ce rôle central, au final crucial, m'a plu. C'est comme cela que je suis devenue chef de projet. Plus tard, cette attirance pour l'information m'a poussé à suivre des cours de journalisme. Comme j'avais la propension de centraliser l'actualité technologique, un ami m'a dit un jour : «Emilie, tu peux le faire ». C'est comme cela que je me suis retrouvée embarquée dans l'aventure de linformatique.org. Vu mon boulot, ce sont surtout les nouvelles technologies qui m'intéressent le plus.

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