中国科学家领导在国际上首次完整构建火星空间太阳高能粒子能谱

中新网北京11月20日电 (记者 孙自法)太阳高能粒子事件是由太阳爆发活动产生的最具破坏性的空间天气事件之一，这些高能粒子可能到达火星后并对火星空间和火星表面产生影响，对未来火星探测任务中的防辐射工作具有重要意义，因此备受学界关注。

记者11月20日从中国科学院近代物理研究所获悉，由中国科学家领导的合作团队利用中外高能粒子及辐射探测数据，并结合火星大气粒子传输模拟，在国际上首次完整地构建了太阳高能粒子在火星空间的能谱。

这项火星空间辐射环境监测领域取得的重要研究进展，由中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所、兰州空间技术物理研究所和德国基尔大学研究人员共同完成，相关成果论文已获国际专业学术期刊《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)以封面文章发表。

本次研究成果论文发表的期刊封面。(图源：《地球物理研究快报》)

合作团队介绍说，2021年11月，中国天问一号环绕器进入火星科学任务轨道，其搭载的能量粒子分析仪(MEPA)开始探测火星空间的粒子通量。2022年2月15日，能量粒子分析仪观测到一个流量和能量极高的太阳高能粒子事件。该事件同时被欧洲空间局的微量气体轨道飞行器(TGO)、美国航空航天局的火星大气和挥发性演化轨道器(MAVEN)以及火星表面的好奇号火星车探测到，成为火星空间首次有如此多的探测器同时探测到同一个太阳高能粒子事件。

此前，火星大气和挥发性演化轨道器搭载的太阳高能粒子仪仅能探测到能量在7兆电子伏(MeV)以下的质子通量，而天问一号能量粒子分析仪能够探测2至100兆电子伏的质子通量，极大地扩充了火星空间高能质子的能量监测范围，可为相关研究提供关键数据支持。

在本项研究中，合作团队使用多个探测器数据来构建太阳高能粒子事件的相关质子能谱。其中，中低能段的质子能谱由天问一号能量粒子分析仪和火星大气和挥发性演化轨道器上的能量粒子仪提供；更高能段的质子通量是团队结合火星表面的辐射评估探测器和火星粒子传输模型仿真反演得到。他们通过对上述观测和反演的能谱进行拟合，得到此次太阳高能粒子事件在火星空间1—1000兆电子伏能量范围内的完整质子能谱。

本次研究观测的能谱和重构的2022年2月15日太阳高能粒子事件1-1000MeV的质子能谱。(图源：《地球物理研究快报》)

该团队利用这一完整能谱，对前述太阳高能粒子事件在火星轨道、火星表面引发的辐射剂量进行计算，得到的结果与轨道和表面实际测量值定量相符，从而验证了天问一号能量粒子分析仪数据的可靠性和火星辐射传输模型的精准性。

业内专家表示，完整构建火星空间太阳高能粒子能的研究成果，将加深人们对火星空间辐射环境的理解，既可为未来类似太阳高能粒子事件的研究提供参考，也凸显在火星进行连续和协同辐射监测的必要性。(完)