El rover Curiosity investiga como hacer que Marte sea más seguro para los astronautas

San Joaquín de Flores,

A diferencia de la Tierra, Marte no tiene un campo magnético que lo proteja de las partículas de alta energía que se mueven en el espacio. Esa radiación puede causar estragos en la salud de los astronautas, dañar la electrónica de máquinas y robots, y comprometer, seriamente, los sistemas de soporte vital de los que dependerían los humanos en Marte.

Un sensor de radiación a bordo de la nave espacial Curiosity está proporcionando nuevos datos sobre los riesgos para la salud que los astronautas enfrentarían en la superficie marciana.

Vista de la cámara Mastcam del rover Curiosity Mars en un afloramiento con rocas estratificadas dentro de la región de «Murray Buttes» en la parte inferior del monte Sharp.

CRÉDIT: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Los montículos y mesetas que se elevan sobre la superficie en esta imagen son restos erosionados de arenisca antigua que se originaron cuando los vientos depositaron arena después de que se formara el monte Sharp. El rover Curiosity examinó de cerca esa zona. La estratificación dentro de la arenisca se denomina «estratificación cruzada» e indica que la arenisca fue depositada por el viento formando dunas de arena migratorias.

Todos estos accidentes naturales existentes en la superficie marciana, más las cuevas comunes, o los antiguos tubos de lava podrían proteger a los futuros exploradores de la perniciosa radiación espacial. Los científicos del equipo del rover Curiosity Mars de la NASA están explorando como, con el Detector de Evaluación de Radiación (RAD), podrían ayudar en esa misión.

Detector de Evaluación de Radiación (RAD)

El RAD es uno de los primeros instrumentos enviados a Marte específicamente para preparar la futura exploración humana. Mide el tipo y la cantidad de radiación dañina que llega a la superficie marciana desde el Sol y las fuentes espaciales: de otras estrellas y de nuestra propia galaxia. Supervisó la radiación espacial durante su vuelo a Marte y ahora lo hace en la superficie, mientras el rover Curiosity navega. Esta información ayuda a planificar las futuras misiones humanas a Marte, al analizar la protección contra la radiación espacial que necesitarán los futuros astronautas de Marte.

Imagen del RAD: mide el tipo y la cantidad de radiación dañina que llega a la superficie marciana.

CRÉDIT: NASA / JPL-Caltech

Con base en los datos del RAD de Curiosity, los investigadores están concluyendo que el uso de protecciones naturales: como la roca y los sedimentos allí existentes, podrían ofrecer cierta seguridad contra esta radiación espacial siempre presente.

En un artículo publicado este verano por los investigadores en JGR Planets , detallaron cómo Curiosity permaneció estacionado contra un acantilado en un lugar llamado «Murray Buttes» del 9 al 21 de septiembre de 2016, para protegerse de la radiación espacial.

Un puesto avanzado de meteorología espacial en Marte

La mayor parte de la radiación medida por RAD proviene de los rayos cósmicos galácticos: partículas expulsadas por la explosión de estrellas y enviadas por todo el Universo. Esto forma un colchón de «radiación de fondo» que puede representar altos riesgos para la salud de los seres humanos.

La radiación mucho más intensa proviene esporádicamente del Sol en forma de tormentas solares que arrojan ondas masivas de gas ionizado al espacio interplanetario.

RAD mide e identifica toda la radiación de alta energía en la superficie marciana: protones, iones energéticos de varios elementos, neutrones y rayos gamma; eso no solo incluye la radiación directa del Sol y del espacio, sino también la radiación secundaria producida por la interacción de la radiación espacial con la atmósfera marciana y las rocas y suelos de superficie.

Para prepararse para la exploración humana futura, RAD recopila datos que permitan a los científicos calcular la dosis equivalente (la medida del efecto que tiene la radiación sobre los humanos) a la que los astronautas estarían expuestos en la superficie de Marte. RAD también evalúa el peligro que presenta la radiación para la vida microbiana potencial, pasada y presente, tanto en la superficie marciana como debajo de ella. Además, investiga cómo la radiación ha afectado la composición química e isotópica de las rocas y los suelos marcianos. (Los isótopos son átomos del mismo elemento que tienen el mismo número de protones, pero un número diferente de neutrones).

Un bloque de filtros de silicio, delgados como un papel, y un pequeño bloque de yoduro de cesio miden las partículas cargadas de alta energía que atraviesan la atmósfera marciana. A medida que las partículas pasan a través de los detectores, pierden energía y producen pulsos de luz o electrones. Un procesador interno de señales analiza los pulsos para identificar cada partícula de alta energía y determinar su potencial. Además de identificar neutrones, rayos gamma, protones y partículas alfa (fragmentos subatómicos que constan de 2 protones y 2 neutrones, idénticos a los núcleos de helio), RAD puede identificar iones pesados hasta de hierro. RAD es liviano y energéticamente muy eficiente: utiliza la menor cantidad posible de recursos en masa y de la energía disponibles del rover.

Detector de evaluación de radiación para el laboratorio científico de Marte

Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI

Una estación meteorológica espacial avanzada

Don Hassler del Southwest Research Institute, investigador principal del instrumento RAD, dijo en un comunicado: “Los rayos cósmicos, la radiación solar, las tormentas solares, son todos componentes del clima espacial. RAD es efectivamente un puesto avanzado para el pronóstico del clima espacial en la superficie de Marte”.

Las tormentas solares ocurren con una frecuencia variable basada en ciclos de 11 años, con ciertas etapas en las que se producen algunas más frecuentes y energéticas que otras. Contrariamente a la intuición, los períodos en los que la actividad solar está en su punto más alto pueden ser el momento más seguro para los futuros astronautas en Marte frente a la radiación cósmica: el aumento de la actividad solar protege al planeta rojo de los rayos cósmicos entre un 30 y un 50%, en comparación con los períodos en los que la actividad solar es menor.

Pero al mismo tiempo, los astronautas tendrán que protegerse de la radiación intermitente y más intensa de las tormentas solares.

A finales del año 2021, los científicos están comenzando a ver un aumento de la actividad a medida que el Sol sale de su letargo y se vuelve más activo. De hecho, RAD observó evidencia de la primera erupción de clase X del nuevo ciclo solar 25º, el 28 de octubre de 2021. Las erupciones de clase X son la categoría más intensa de erupciones solares, las más grandes que pueden provocar cortes de energía y de comunicaciones, así como otros efectos perniciosos, en la Tierra.

“Las observaciones de RAD son clave para desarrollar la capacidad de predecir y medir el clima espacial, la influencia del Sol en la Tierra y otros cuerpos del sistema solar”, dijo Jim Spann, líder de clima espacial de la División de Heliofísica de la NASA. “Mientras la NASA proyecta viajes humanos a Marte, RAD sirve como un puesto de climatología espacial avanzada y es parte del Observatorio del Sistema Heliofísico, una flota de 27 misiones que investiga el Sol y su influencia en el espacio”.

RAD ha medido el impacto en suelo marciano de más de una docena de tormentas solares hasta la fecha (cinco mientras viajaban a Marte en 2012), aunque estos últimos nueve años han marcado un período especialmente débil de actividad solar.