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根據(jù)美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）的介紹，銀河宇宙射線粒子“基本包含了現(xiàn)有的所有元素”。這些粒子起源于太陽(yáng)系之外，很可能是由劇烈的宇宙事件（如超新星爆發(fā)）釋放出來(lái)的。在遇上地球時(shí)，大部分粒子會(huì)被地球周圍的磁場(chǎng)（即磁層）反射回去。

大量接觸銀河宇宙射線粒子可能會(huì)導(dǎo)致人類出現(xiàn)許多健康問(wèn)題，如癌癥、白內(nèi)障和中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。由于火星缺乏類似地球的全球性保護(hù)磁場(chǎng)，使得銀河宇宙射線粒子能夠自由地進(jìn)入火星大氣層，并到達(dá)火星表面。

在缺乏磁層的情況下，火星的大氣層是抵御銀河宇宙射線的唯一防線。然而，這道防線非常薄弱：這顆紅色星球的空氣密度平均只有地球海平面的1%。當(dāng)銀河宇宙射線進(jìn)入主要由二氧化碳和氮組成的火星大氣層時(shí)，它們會(huì)由于電離而失去許多能量，這可能會(huì)阻止它們到達(dá)火星表面。研究作者發(fā)現(xiàn)，這一過(guò)程在很大程度上取決于大氣層的厚度，以及隨后施加到地表的大氣壓力。

和地球一樣，火星的地形變化很大。從奧林匹斯山的頂峰（約26公里高）到火星最深的撞擊盆地希臘平原（約7.1公里深），火星不同地區(qū)的大氣厚度有很大差別，到達(dá)火星表面的輻射量也有很大不同。研究人員寫道，火星不同地區(qū)大氣厚度的差異可達(dá)10倍以上。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，銀河宇宙射線與大氣之間的相互作用還會(huì)產(chǎn)生另一種有害輻射，稱為次級(jí)中子輻射。大氣的屏障作用越大，到達(dá)火星表面的次級(jí)中子輻射就越多。

研究人員使用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型“大氣輻射相互作用模擬器”（AtRIS），以及美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）好奇號(hào)火星車收集的輻射數(shù)據(jù)，來(lái)模擬銀河宇宙射線在火星表面的暴露情況，并測(cè)量這些粒子滲透到表面塵埃和巖石（風(fēng)化層）的深度。好奇號(hào)火星車于2012年登陸火星的蓋爾撞擊坑，其任務(wù)主要是探測(cè)火星氣候、地質(zhì)及水的存在，并探測(cè)蓋爾撞擊坑內(nèi)的環(huán)境是否曾經(jīng)能夠支持生命。

分析結(jié)果顯示，銀河宇宙射線的有效輻射劑量在火星風(fēng)化層30厘米厚度處達(dá)到峰值。研究人員還提出，要想在火星上安全居住（定義為年輻射暴露不超過(guò)100毫西弗）的話，需要1到1.6米的風(fēng)化層“護(hù)盾”。“在一個(gè)表面氣壓較高的深坑中，所需的額外風(fēng)化層護(hù)盾可以略薄一些，”研究作者寫道。

了解火星物質(zhì)如何受到銀河宇宙射線的影響，以及火星大氣在改變輻射暴露方面所起的作用，是未來(lái)在火星上開發(fā)定居基地的重要一步。“長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為宇航員可以利用自然的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如洞穴天窗或熔巖管作為火星上的輻射避難所。”該研究的作者寫道，“我們的研究表明，在設(shè)計(jì)未來(lái)火星居住地時(shí)，使用自然表面材料來(lái)進(jìn)行屏蔽保護(hù)，可能將有助于降低輻射風(fēng)險(xiǎn)。”這項(xiàng)新研究發(fā)表在2022年2月份的《地球物理研究雜志：行星》（Journal of Geophysical Research： Planets）上。（任天）

關(guān)鍵詞：宇宙射線研究人員