Les tubes de lave, les grottes ou les habitats souterrains pourraient-ils offrir un refuge sûr aux futurs astronautes sur Mars ? Les scientifiques de l'équipe du rover Curiosity Mars de la NASA aident à explorer des questions comme celle-ci avec le détecteur d'évaluation des rayonnements, ou RAD.

Contrairement à la Terre, Mars n'a pas de champ magnétique pour la protéger des particules à haute énergie qui tourbillonnent dans l'espace. Ce rayonnement peut faire des ravages sur la santé humaine, et il peut également compromettre gravement les systèmes de survie dont dépendront les astronautes de Mars.

Sur la base des données du RAD de Curiosity, les chercheurs ont découvert que l'utilisation de matériaux naturels tels que la roche et les sédiments sur Mars pourrait offrir une certaine protection contre ce rayonnement spatial omniprésent. Dans un article publié cet été dans JGR Planets, ils ont détaillé comment Curiosity est resté garé contre une falaise à un endroit appelé "Murray Buttes" du 9 au 21 septembre 2016.

Là-bas, 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 des neutrons qui peuvent pénétrer la roche et qui sont particulièrement nocifs pour la santé humaine. Ces chiffres sont statistiquement suffisamment élevés pour montrer que cela était dû à l'emplacement de Curiosity au pied de la falaise plutôt qu'aux changements normaux du rayonnement de fond.

"Nous attendons depuis longtemps les bonnes conditions pour obtenir ces résultats, qui sont essentiels pour garantir l'exactitude de nos modèles informatiques", a déclaré Bent Ehresmann du Southwest Research Institute, auteur principal du récent article. "A Murray Buttes, nous avons enfin eu ces conditions et les données pour analyser cet effet. Nous recherchons maintenant d'autres endroits où RAD peut répéter ce type de mesures."

Un avant-poste de météo spatiale sur Mars

La majeure partie du rayonnement mesuré par RAD provient des rayons cosmiques galactiques - des particules projetées par des étoiles qui explosent et envoyées dans tout l'univers. Cela forme un tapis de "rayonnement de fond" qui peut présenter des risques pour la santé humaine.

Un rayonnement beaucoup plus intense provient 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, entraînant des ondes de choc capables d'énergiser efficacement les particules", a déclaré Jingnan Guo, qui a dirigé une étude publiée en septembre dans The Astronomy and Astrophysics Review , analysant neuf ans de données RAD alors qu'elle était à l'université allemande Christian Albrecht.

"Les rayons cosmiques, le rayonnement solaire, les tempêtes solaires sont tous des composants de la météo spatiale, et RAD est en fait un avant-poste météorologique spatial à la surface de Mars", déclare Don Hassler du Southwest Research Institute, chercheur principal de l'instrument RAD.

Les tempêtes solaires se produisent avec une fréquence variable basée sur des cycles de 11 ans, certains cycles entraînant des tempêtes plus fréquentes et plus énergiques que d'autres. Contre toute attente, les périodes où l'activité solaire est la plus élevée peuvent être les plus sûres pour les futurs astronautes sur Mars :l'augmentation de l'activité solaire protège la planète rouge des rayons cosmiques jusqu'à 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 des rayons cosmiques omniprésents et à haute énergie autour de Mars. Mais en même temps, les astronautes devront faire face au rayonnement intermittent et plus intense des tempêtes solaires."

"Les observations de RAD sont essentielles pour développer la capacité de prédire et de mesurer la météo spatiale, l'influence du Soleil sur la Terre et d'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 prévoit d'éventuels voyages humains vers Mars, 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 sur l'espace - 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 d'un voyage vers Mars en 2012), bien que ces neuf dernières années aient marqué une période d'activité solaire particulièrement faible.

Les scientifiques commencent tout juste à voir l'activité reprendre alors que le Soleil sort de son sommeil et devient plus actif. En fait, 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 sont la catégorie la plus intense d'éruptions solaires, dont la plus importante peut entraîner des pannes de courant et des pannes de communication. sur Terre.

"C'est une période passionnante pour nous, car l'un des objectifs importants de RAD est de caractériser les extrêmes de la météo spatiale. Des événements tels que les éruptions solaires et les tempêtes sont un type de météo spatiale qui se produit le plus fréquemment lors d'une activité solaire accrue - le temps nous approchons maintenant », a déclaré Ehresmann. D'autres observations sont nécessaires pour évaluer à quel point une tempête solaire vraiment puissante serait dangereuse pour les humains à la surface de Mars.

Les découvertes de RAD alimenteront un ensemble de données beaucoup plus important en cours de compilation pour les futures missions en équipage. En fait, la NASA a même équipé l'homologue de Curiosity, le rover Perseverance, d'échantillons de matériaux de combinaison spatiale pour évaluer leur résistance aux radiations au fil du temps.