قد يبدو التوهج الجهنمي الغريب القادم من القمر غير واقعي في هذه الصورة ، لأنه غير مرئي لأعيننا. لكن الأدوات التي تكتشف أشعة جاما تخبرنا أنها حقيقية. إنها أكثر من مجرد صورة حمراء محببة ، فهي تذكير حي بأن هناك ما يحدث أكثر مما تراه أعين البشر.
إنه أيضًا تذكير بضرورة حماية أي إنسان يزور القمر من هذا الإشعاع عالي الطاقة.
من الأشعة الكونية إلى أشعة جاما
التقط تلسكوب Fermi Gamma-Ray Space التابع لناسا هذه الصور لأشعة جاما للقمر. في هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي ، يكون القمر أكثر إشراقًا من الشمس. وذلك لأن الشمس تنتج معظم طاقتها في أجزاء أخرى من الطيف ، على الرغم من أنها تصدر بعض أشعة جاما ، خاصة أثناء التوهج الشمسي.
تأتي معظم أشعة غاما في نظامنا الشمسي من مصادر بعيدة مثل الكوازارات ونوى المجرة النشطة (AGN). القمر هو مصدر غير مباشر لإشعاع غاما ، وينتج أشعة غاما من خلال تفاعله مع الأشعة الكونية.
الأشعة الكونية هي نوع من الإشعاع عالي الطاقة يتم إنتاجه في الغالب خارج نظامنا الشمسي. يتم إنتاجها عن طريق أشياء مثل المستعرات الأعظمية ونوى المجرة النشطة. عندما تضرب الأشعة الكونية المادة ، مثل سطح القمر في هذه الحالة ، فإنها تخلق أشعة غاما.
قام اثنان من العلماء في المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء النووية ، ماريو نيكولا ماززيوتا وفرانشيسكو لوباركو ، بدراسة إشعاع جاما للقمر كوسيلة لفهم الأشعة الكونية. الأشعة الكونية هي جسيمات سريعة الحركة ، وتكتسب تسارعًا من مصادرها ، مثل المستعرات الأعظمية المذكورة أعلاه و AGN.
وأوضح ماززيوتا في بيان صحفي لوكالة ناسا: "إن الأشعة الكونية هي في الغالب بروتونات تسارعها بعض أكثر الظواهر نشاطًا في الكون ، مثل موجات انفجار النجوم والنفاثات الناتجة عندما تسقط المادة في الثقوب السوداء".
الجسيمات التي تشكل الأشعة الكونية مشحونة كهربائيًا. عندما تضرب مجالًا مغناطيسيًا ، مثل الغلاف المغناطيسي للأرض ، فإنها تنحرف في الغالب. لكن القمر يفتقر إلى مجال مغناطيسي. نتيجة لذلك ، حتى أضعف الأشعة الكونية تضرب سطح القمر مباشرة ، وهذا ينتج أشعة جاما. يمتص القمر بالفعل معظم أشعة جاما التي يخلقها ، لكن البعض يهرب إلى الفضاء.
ويمكن لرؤيتها تلسكوب فيرمي ، تحويل القمر إلى نوع من كاشف الجسيمات غير المقصود.
يعمل تلسكوب Fermi Gamma-Ray Space (FGRST) منذ 11 عامًا. لقد درس Mazziotta و Loparco صور القمر من طول مهمة التلسكوب ، وخلال ذلك الوقت ، تحسن المنظر.
"... القمر لن يمر أبداً بدورته الشهرية للمراحل وسيبدو دائمًا ممتلئًا."
فرانشيسكو لوباركو ، المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء النووية.
قوة أشعة جاما للقمر ليست ثابتة دائمًا. يتغير بمرور الوقت. قام كل من Mazziotta و Loparco بجمع بيانات أشعة جاما للقمر التي تجاوزت 31 مليون فولت إلكترونًا ، وهو أقوى بـ 10 مليون مرة من الضوء المرئي ، ونظمها بمرور الوقت. وقد أدى ذلك إلى الصورة التالية ، والتي تظهر تحسنًا في العرض بمرور الوقت.
قال لوباركو: "بالنظر إلى هذه الطاقات ، لن يمر القمر أبداً بدورته الشهرية من المراحل وسيبدو دائمًا ممتلئًا".
حقيقة أن القمر ينبعث من أشعة جاما هذه تحذيرية. سيشهد برنامج Artemis التابع لوكالة ناسا المزيد من رواد الفضاء على القمر لفترات زمنية محتملة أكثر من مهام القمر الأخرى. يجب أن تكون محمية من كل من الأشعة الكونية التي تضرب القمر ، وأشعة غاما القمر الناتجة عن ذلك.
تفاعل معقد
يمكن أن يكون التفاعل بين الأشعة الكونية وأشعة جاما والقمر والشمس معقدًا. يمكن أن يكون لأشعة جاما مستويات طاقة مختلفة. على سبيل المثال ، تلتقط صور FGRST هذه أشعة جاما التي تجاوزت 31 مليون فولت إلكترون (MeV) بمقدار معين. لكن أشعة غاما يمكن أن تكون أكثر نشاطًا من ذلك بكثير ، ويمكن أن تكون بمليارات أو حتى تريليونات من MeVs.
نظرًا لأن الشحنة الكهربائية للأشعة الكونية تعني أنه يمكن أن تنحرف عنها المجالات المغناطيسية ، ولدى الشمس مجال مغناطيسي قوي ، فإن أقوىها فقط يمكنها ضرب الشمس. في المقابل ، تضرب هذه الأشعة الكونية القوية الجزء الكثيف من الغلاف الجوي للشمس وتخلق أشعة جاما قوية جدًا. لذا فإن الشمس أكثر إشراقًا في أشعة جاما فوق مليار فولت إلكترون من القمر.
تؤثر دورة الشمس التي تستغرق 11 عامًا أيضًا على الأشعة الكونية التي تضرب القمر ، وعلى أشعة غاما الناتجة. خلال تلك الدورة ، تتعرض الشمس لتغيرات في مجالها المغناطيسي. ونتيجة لذلك ، تضرب القمر في بعض الأحيان أشعة كونية أكثر من الأوقات الأخرى. هذا التباين في الأشعة الكونية التي تضرب سطح القمر يخلق تقلبًا في أشعة غاما القمرية. وفقًا لبيانات فيرمي ، يمكن أن تختلف بنسبة 20 ٪.
أشعة جاما القادمة من القمر ، والأشعة الكونية التي تسببها ، كلاهما يشكلان تهديدًا لرواد الفضاء لأن كلاهما إشعاعات مؤينة ذات قدرة اختراق كبيرة. يستغرق الأمر الكثير من الحماية لمنعهم من ضرب رواد الفضاء. المواد ذات العدد الذري العالي هي دروع فعالة. الرصاص (العدد الذري 82) هو درع جيد لأنه كثيف جدًا أيضًا.
بالنسبة لأشعة جاما ذات الطاقة المنخفضة ، فإن الخطر الذي يتعرض له رواد الفضاء يرجع إلى التعرض بمرور الوقت. فكر في فني الأشعة السينية مقابل مريض الأشعة السينية. إن تعرض المريض للأشعة السينية طوال حياته ليس مرتفعًا جدًا ، لذلك يقبل المريض الخطر. بالنسبة للفني ، الأمور مختلفة. يتعرضون كل يوم عمل ، لذلك يغادرون الغرفة ويتم حمايتهم من الأشعة السينية بمواد مثل الرصاص.
إنه مشابه لرواد الفضاء. كلما زاد الوقت الذي يقضونه على القمر في بيئة أشعة غاما / أشعة كونية ، يحتاجون أكثر للحد من تعرضهم. ليس فقط عن طريق الحماية ، ولكن عن طريق التوقيت.
محاولة فهم البيئة الإشعاعية للقمر
تساعد بيانات Fermi Gamma-Ray Space Telescope العلماء على فهم مخاطر أشعة غاما / الأشعة الكونية على القمر. إذا كانت هناك أوقات يصدر القمر فيها إشعاع جاما أقل بنسبة 20٪ بسبب دورة الشمس التي تبلغ 11 عامًا ، فقد يكون من المنطقي الاستفادة من ذلك الوقت.
التعرض للإشعاع هو أحد العوائق الرئيسية أمام السفر إلى الفضاء والبعثات الفضائية طويلة المدى. الغلاف المغناطيسي للأرض والجو كلاهما دروع إشعاعية. ولكن حتى في المدار الأرضي المنخفض ، فإن رواد الفضاء يخاطرون بالتعرض لإشعاع أكبر.
إذا كان لدينا حضور بشري على القمر ، فمن الضروري أن نفهم البيئة الإشعاعية هناك. كانت ناسا تبحث في بيئة الإشعاع القمري منذ عام 2005 تحسبًا لبؤرة استيطانية بشرية على القمر. عندما أطلقوا مركبة الاستطلاع القمرية (LRO) في عام 2009 ، احتوت على أداة تسمى تلسكوب الأشعة الكونية لتأثيرات الإشعاع (CRaTER).
تتمثل مهمة CRaTER في وصف البيئة الإشعاعية للقمر والتأثير البيولوجي الذي ستحدثه على رواد الفضاء. تستخدم البلاستيك لتقليد الأنسجة البشرية ووضعها خلف مواد حماية مختلفة. في ذلك الوقت ، قال هارلان سبينس ، الباحث الرئيسي CRATER ، "لن نقيس الإشعاع فحسب ، بل سنستخدم البلاستيك الذي يحاكي الأنسجة البشرية للنظر في كيفية اختراق هذه الجسيمات النشطة للغاية والتفاعل مع جسم الإنسان."
صور فيرمي لأشعة جاما القمر هي جزء آخر من لغز الإشعاع. وهذا لغز يجب حله قبل أن يكون هناك أمل واقعي بقاعدة قمرية طويلة الأمد ، أو بعثات مأهولة إلى المريخ.
أكثر:
- بيان صحفي: القمر يلمع أكثر إشراقا من الصور في صور من Fermi من وكالة ناسا
- ناسا: تلسكوب Fermi Gamma-Ray الفضائي
- وكالة ناسا: جولة في الطيف الكهرومغناطيسي: أشعة غاما
- بيان صحفي: تلسكوب Fermi الفضائي التابع لناسا يشحذ رؤيته عالية الطاقة
- بيان صحفي: فهم الشمس المغناطيسية
- ناسا: القمر المشع
