Misja księżycowa ujawnia tajemniczy „cień” promieni kosmicznych

Galaktyczne promienie kosmiczne – strumienie protonów i jąder atomowych poruszających się niemal z prędkością światła – docierają do Układu Słonecznego z różnych kierunków. Pole magnetyczne i atmosfera Ziemi chronią nas przed większością tej szkodliwej dla zdrowia radiacji. Jednak poza tą ochronną bańką zagrożenie jest na tyle poważne, że stanowi realne niebezpieczeństwo dla astronautów.

Nowa analiza danych zebranych przez chiński lądownik Chang’e-4, opublikowana w czasopiśmie Science Advances, ujawniła nieznany wcześniej obszar ochronny rozciągający się od Ziemi w kierunku Księżyca. Gdy Srebrny Glob przechodzi przez ten obszar podczas swojej orbity, natężenie promieni kosmicznych na jego powierzchni spada o około 20%.

„Odkryliśmy, że Ziemia rzuca swego rodzaju cień w przestrzeni wypełnionej galaktycznymi promieniami kosmicznymi”, powiedział Robert F. Wimmer-Schweingruber, fizyk kosmiczny z Uniwersytetu w Kilonii w Niemczech. „To było dla nas zaskoczeniem, a dla mnie osobiście najciekawszy aspekt tego badania”.

Dotychczas naukowcy zakładali, że ochronny wpływ Ziemi ogranicza się głównie do jej magnetosfery – obszaru chronionego przez pole magnetyczne, rozciągającego się w kierunku przeciwnym do Słońca w postaci „ogona magnetycznego”. Nowe odkrycie pokazuje jednak, że ten obszar ochronny rozciąga się także w kierunku Słońca, tworząc coś na kształt „przestrzennego cienia” przed Ziemią.

„Oczekiwalibyśmy wpływu w obrębie ogona magnetycznego lub podczas przechodzenia przez niego, ale teraz odkryliśmy, że efekt ten występuje również przed ogonem”, wyjaśnił Wimmer-Schweingruber. Porównał to zjawisko do sytuacji, w której cień człowieka rzucany przez słońce rozciągałby się nie tylko za nim, ale także przed nim, tworząc zakrzywioną strefę ochronną.

Brian Flint Rauch, fizyk zajmujący się promieniami kosmicznymi z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis, który nie brał udziału w badaniu, podkreślił znaczenie tego odkrycia. „Zaobserwowany obszar zmniejszonego natężenia promieni kosmicznych po stronie Księżyca skierowanej ku Słońcu, poza zasięgiem pola geomagnetycznego, jest niespodziewany”, napisał w e-mailu. Dodał, że nawet 20-procentowe zmniejszenie ekspozycji na promieniowanie kosmiczne może mieć znaczenie dla planowania bezpiecznych spacerów astronautów po powierzchni Księżyca.

Choć taka redukcja nie zadecyduje o ogólnych zasadach bezpieczeństwa, może pomóc w podejmowaniu bieżących decyzji. Kombinezony kosmiczne nie chronią przed promieniowaniem kosmicznym, ale metalowe osłony habitatów lub lądowników mogą stanowić dodatkową barierę.

Misja Chang’e-4 i przełomowe odkrycie

Chiński lądownik Chang’e-4, który 3 stycznia 2019 roku jako pierwszy w historii wylądował na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca, wyposażony był w eksperyment Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND). Urządzenie to, opracowane przez zespół Wimmera-Schweingruba, mierzyło poziom promieniowania i neutronów docierających do powierzchni księżycowej. To właśnie dzięki zebranym danym możliwe było zidentyfikowanie nieznanego wcześniej obszaru ochronnego.

Naukowcy podkreślają, że odkrycie to otwiera nowe możliwości badawcze i może mieć praktyczne zastosowanie w planowaniu przyszłych misji załogowych na Księżyc. Choć mechanizm powstawania tej ochronnej bańki wymaga dalszych badań, już teraz wiadomo, że może ona stanowić cenne wsparcie dla astronautów w ich dążeniu do eksploracji naszego naturalnego satelity.