Cahaya menakutkan yang datang dari Bulan mungkin kelihatan tidak nyata dalam gambar ini, kerana ia tidak dapat dilihat oleh mata kita. Tetapi instrumen yang mengesan sinar gamma memberitahu kita bahawa itu nyata. Lebih daripada sekadar gambar berwarna merah dan kasar, ini adalah peringatan yang jelas bahawa ada lebih banyak perkara yang berlaku daripada bertemu dengan mata manusia.
Ini juga peringatan bahawa mana-mana manusia yang mengunjungi Bulan perlu dilindungi dari sinaran bertenaga tinggi ini.
Dari Sinaran Kosmik hingga Sinar Gamma
Teleskop Angkasa Fermi Gamma-Ray NASA merakam gambar sinar gama Bulan ini. Di bahagian spektrum elektromagnetik ini, Bulan sebenarnya lebih terang daripada Matahari. Itu kerana Matahari menghasilkan sebahagian besar energinya di bahagian lain dari spektrum, walaupun ia memancarkan beberapa sinar gamma, terutama semasa cahaya matahari.
Sebilangan besar sinar gamma di Sistem Suria kita berasal dari sumber yang jauh seperti quasar dan inti galaksi aktif (AGN.) Bulan adalah sumber sinaran gamma tidak langsung, dan menghasilkan sinar gamma melalui interaksinya dengan sinar kosmik.
Sinaran kosmik adalah sejenis sinaran tenaga tinggi yang sebahagian besarnya dihasilkan di luar Sistem Suria kita. Mereka dihasilkan oleh perkara seperti supernova dan inti galaksi aktif. Apabila sinar kosmik menyerang bahan, seperti permukaan Bulan dalam hal ini, mereka membuat sinar gamma.
Dua saintis di Institut Fizik Nuklear Nasional Itali, Mario Nicola Mazziotta dan Francesco Loparco, telah mengkaji sinaran gamma Bulan sebagai alat untuk memahami sinar kosmik. Sinar kosmik adalah zarah yang bergerak pantas, dan mereka memperoleh pecutan dari sumbernya, seperti supernova dan AGN yang disebutkan di atas.
"Sinaran kosmik kebanyakannya merupakan proton yang dipercepat oleh beberapa fenomena yang paling bertenaga di alam semesta, seperti gelombang letupan bintang dan jet yang meletup yang dihasilkan ketika bahan jatuh ke dalam lubang hitam," jelas Mazziotta dalam siaran akhbar NASA.
Zarah-zarah yang membentuk sinar kosmik dicas elektrik. Apabila mereka menyerang medan magnet, seperti magnetosfera Bumi, kebanyakannya terpesong. Tetapi Bulan tidak mempunyai medan magnet. Akibatnya, bahkan sinar kosmik yang paling lemah menyerang permukaan Bulan secara langsung, dan itu menghasilkan sinar gamma. Bulan sebenarnya menyerap sebahagian besar sinar gamma yang dihasilkannya, tetapi ada yang melarikan diri ke angkasa.
Dan Teleskop Fermi dapat melihatnya, mengubah Bulan menjadi semacam pengesan zarah yang tidak sengaja.
Teleskop Angkasa Fermi Gamma-Ray (FGRST) telah beroperasi selama 11 tahun sekarang. Mazziotta dan Loparco telah mempelajari gambar Bulan dari sepanjang misi teleskop, dan sejak itu, pemandangannya bertambah baik.
"... Bulan tidak akan pernah melalui fasa kitaran bulanannya dan akan selalu kelihatan kenyang."
Francesco Loparco, Institut Fizik Nuklear Nasional Itali.
Kekuatan sinar gamma Bulan tidak selalu konsisten. Ia berbeza mengikut masa. Mazziotta dan Loparco mengumpulkan data sinar gamma Bulan yang melebihi 31 juta volt elektron, yang 10 juta kali lebih kuat daripada cahaya yang dapat dilihat, dan menyusunnya dari masa ke masa. Itu menghasilkan gambar berikut, yang menunjukkan pandangan bertambah baik dari masa ke masa.
"Melihat tenaga ini, Bulan tidak akan pernah melalui fasa kitaran bulanannya dan akan selalu kelihatan penuh," kata Loparco.
Fakta bahawa Bulan memancarkan sinar gamma ini adalah berhati-hati. Program Artemis NASA akan melihat lebih banyak angkasawan di Bulan untuk jangka masa yang berpotensi lebih lama daripada misi Bulan yang lain. Mereka harus dilindungi dari sinar kosmik yang menyerang Bulan, dan sinar gamma Bulan yang dihasilkan.
Interaksi yang Kompleks
Hubungan antara sinar kosmik, sinar gamma, Bulan dan Matahari boleh menjadi kompleks. Sinar gamma boleh mempunyai tahap tenaga yang berbeza. Sebagai contoh, gambar FGRST ini hanya menangkap sinar gamma yang melebihi 31 juta volt elektron (MeV) dengan jumlah tertentu. Tetapi sinar gamma boleh menjadi jauh lebih bertenaga daripada itu, dan boleh berada di MeV berbilion-bilion atau bahkan trilion.
Oleh kerana muatan elektrik sinar kosmik bermaksud ia dapat dipesongkan oleh medan magnet, dan Matahari mempunyai medan magnet yang kuat, hanya yang paling kuat yang dapat menyerang Matahari. Sebagai gantinya, sinar kosmik yang kuat ini menyerang bahagian atmosfera Matahari yang padat dan mencipta sinar gamma yang sangat kuat. Jadi Matahari sebenarnya lebih terang pada sinar gamma melebihi 1 bilion volt elektron daripada Bulan.
Kitaran 11 tahun Matahari juga mempengaruhi sinar kosmik yang menyerang Bulan, dan sinar gamma yang dihasilkannya. Semasa kitaran itu, Matahari mengalami variasi dalam medan magnetnya. Akibatnya, kadang-kadang lebih banyak sinar kosmik menyerang Bulan daripada waktu lain. Kebolehubahan sinar kosmik yang menyerang permukaan bulan menimbulkan kebolehubahan pada sinar gamma bulan. Menurut data Fermi, ia boleh berubah 20%.
Sinar gamma berasal dari Bulan, dan sinar kosmik yang menyebabkannya, keduanya menimbulkan ancaman bagi angkasawan kerana keduanya adalah sinaran pengion dengan daya penembusan yang besar. Perlu banyak perisai untuk mencegah mereka menyerang angkasawan. Bahan dengan bilangan atom tinggi adalah perisai yang berkesan. Plumbum (nombor atom 82) adalah perisai yang baik kerana ia juga sangat padat.
Untuk sinar gamma tenaga yang lebih rendah, risiko terhadap angkasawan disebabkan oleh pendedahan dari masa ke masa. Fikirkan juruteknik sinar-x berbanding pesakit sinar-x. Pendedahan sepanjang hayat pesakit terhadap sinar-X tidak begitu tinggi, jadi pesakit menerima risikonya. Namun bagi juruteknik, perkara berbeza. Mereka terdedah setiap hari bekerja, jadi mereka keluar dari bilik dan terlindung dari sinar-X oleh bahan seperti plumbum.
Sama seperti angkasawan. Semakin banyak masa yang mereka habiskan di Bulan dalam lingkungan sinar gamma / sinar kosmik, semakin banyak mereka perlu menghadkan pendedahan mereka. Bukan hanya dengan melindungi, tetapi mengikut masa.
Mencuba Memahami Persekitaran Sinaran Bulan
Data Teleskop Ruang Angkasa Fermi Gamma-Ray ini membantu para saintis memahami risiko sinar gamma / sinar kosmik di Bulan. Sekiranya ada kalanya Bulan memancarkan 20% lebih sedikit radiasi gamma kerana kitaran 11 tahun Matahari, maka mungkin masuk akal untuk memanfaatkan waktu itu.
Pendedahan kepada radiasi adalah salah satu penghalang utama perjalanan angkasa dan misi angkasa jangka panjang. Magnetosfera dan atmosfera bumi adalah pelindung radiasi. Tetapi walaupun di Orbit Bumi Rendah, angkasawan berisiko terdedah kepada radiasi yang lebih besar.
Sekiranya kita akan mempunyai kehadiran manusia di Bulan, adalah mustahak kita memahami persekitaran radiasi di sana. NASA telah melihat ke persekitaran radiasi bulan sejak tahun 2005 untuk menjangkakan pos manusia di Bulan. Ketika mereka melancarkan Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) pada tahun 2009, itu berisi instrumen yang disebut Cosmic Ray Telescope for the Effect of Radiation (CRaTER).
Tugas CRaTER adalah mencirikan persekitaran radiasi Bulan dan kesan biologi yang akan ada pada angkasawan. Ia menggunakan plastik untuk meniru tisu manusia dan meletakkannya di belakang bahan pelindung yang berbeza. Pada masa itu, Harlan Spence, Penyelidik Utama CRaTER mengatakan, "Bukan hanya kita akan mengukur radiasi, kita juga akan menggunakan plastik yang meniru tisu manusia untuk melihat bagaimana zarah-zarah yang sangat bertenaga ini menembusi dan berinteraksi dengan tubuh manusia."
Gambar Fermi sinar gamma Bulan adalah satu lagi teka-teki radiasi. Dan itu adalah teka-teki yang harus diselesaikan sebelum ada harapan yang realistis untuk pangkalan bulan jangka panjang, atau misi yang berkelana ke Marikh.
Lagi:
- Siaran Akhbar: Bulan Bersinar Lebih Cerah Dari Matahari dalam Gambar Dari Fermi NASA
- NASA: Teleskop Angkasa Fermi Gamma-Ray
- NASA: Lawatan Spektrum Elektromagnetik: Sinaran Gamma
- Siaran Akhbar: Teleskop Angkasa Fermi NASA mempertajam Visi Tenaga Tinggi
- Siaran Akhbar: Memahami Matahari Magnetik
- NASA: Bulan Radioaktif
