Mänskligt intresse för Mars har ökat dramatiskt under de senaste decennierna. Förutom de åtta aktiva uppdragen som för närvarande äger rum på eller i närheten av Röda planeten kommer sju ytterligare robotmoduler, rovers och orbiters att skickas till Mars i slutet av decenniet. På 2030-talet planerar flera rymdbyråer att utplacera bemannade uppdrag till ytan.
Dessutom finns det fortfarande en hel del frivilliga som är redo att åka till Mars ett sätt, och människor som förespråkar att göra det till vårt andra hem. Alla dessa förslag uppmärksammar också farorna som väntar på människor på Mars. Förutom den kalla, torra miljön, brist på luft och gigantiska sandstormar är det också frågan om strålning.
Var kommer strålning från Mars?
Mars har inte en skyddande magnetosfär som jorden gör. Forskare tror att det en gång fanns konvektionsströmmar i Mars-kärnan, vilket skapade en dynamoeffekt som startade ett planetmagnetiskt fält. Men för cirka 4,2 miljarder år sedan - tydligen på grund av en kollision med ett stort föremål eller den snabba kylningen av kärnan - försvann denna dynamoeffekt.
Som ett resultat avdunstades Mars-atmosfären långsamt under de kommande 500 miljoner åren av solvinden. På grund av förlusten av magnetfält och atmosfär utsätts ytan på Mars för mycket högre strålningsnivåer än jorden. Och utöver konstant exponering för kosmiska strålar och solvinden utsätts Mars för dödliga doser av steriliserande strålning tillsammans med solfacklar.
Kampanjvideo:
Hur gick forskningen?
2001 skickade NASA Mars Odyssey-rymdskeppet till Mars, utrustat med ett speciellt instrument MARIE (Martian Radiation Experiment), som skulle mäta strålningsnivån runt Mars. Eftersom Mars har en ganska tunn atmosfär borde strålningen som registrerades av Mars Odyssey ha varit nästan densamma som på ytan.
Över 18 månaders drift har sonden Mars Odyssey upptäckt permanent strålning, vars nivå är 2,5 gånger högre än nivån vid den internationella rymdstationen - 22 millirad per dag, eller 8000 millirad (8 Rad) per år. Rymdskeppet registrerade också två solprotonhändelser där strålningsnivåerna steg till 2 000 millirader per dag.
Som jämförelse utsätts människor i utvecklade länder för i genomsnitt 0,62 Rad per år. Och även om forskning har visat att den mänskliga kroppen tål en dos upp till 200 rad utan skada, kan långvarig exponering för strålning på marsnivå leda till alla typer av hälsoproblem - akut strålningssjukdom, ökad risk för cancer, genetisk skada och till och med dödsfall.
Därför följer NASA och andra rymdbyråer en strategi för minimirisk vid planering av uppdrag.
Möjliga lösningar
De första besökarna på Mars måste definitivt möta ökade strålningsnivåer på ytan. Dessutom kommer alla försök att kolonisera den röda planeten också kräva åtgärder för att minimera påverkan. Flera lösningar finns redan, både på kort och lång sikt.
Till exempel upprätthåller NASA flera satelliter som studerar solen, rymdmiljön i hela solsystemet och spårar galaktiska kosmiska strålar i hopp om att ge en bättre förståelse för sol- och kosmisk strålning. Byrån letar också efter de bästa alternativen för att skydda astronauter och elektronik.
2014 lanserade NASA Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, en intensiv tävling med ett pris på 12 000 dollar som kommer att belöna de bästa idéerna för att minska effekterna av galaktiska kosmiska strålar på astronauter. Efter den första tävlingen i april 2014 följde ytterligare en i juli med ett totalpris på $ 30 000 för idéer relaterade till aktivt och passivt försvar.
När det gäller långvariga vistelser och kolonisering har några fler idéer dykt upp tidigare. Till exempel, som föreslagits av Robert Zubrin och David Baker i uppdragsplanen Mars Direct, kan bostäder byggas precis i marken, vilket kommer att vara en naturlig sköld mot strålning.
Det föreslogs också att skapa uppblåsbara moduler inneslutna i keramik skapade med Martian jord. Denna plan förlitar sig på en 3D-tryckteknik som kallas "sintring", där sand omvandlas till smält material med röntgenstrålar.
MarsOne, en ideell organisation som lovar att kolonisera Mars under de kommande decennierna, erbjuder sitt eget alternativ för att skydda de Martiska bosättarna från strålning. Organisationen har föreslagit inbäddning avskärmning i uppdragets rymdskepp, fordon och bostadsmodul. I händelse av en solfällning, om skyddet inte är tillräckligt, föreslår de att skapa en särskild strålningsskydd (belägen i en ihålig vattentank) inuti deras Mars Transit Habitat.
Men det mest drastiska begränsningsförslaget innebär att starta om planetens kärna för att återställa magnetosfären. För att göra detta måste vi kondensera den yttre kärnan så att den kan konvegeras runt den inre kärnan igen. Planetens korrekta rotation börjar skapa en dynamoeffekt och ett magnetfält kommer att genereras.
Enligt Sam Factor, en doktorand vid institutionen för astronomi vid University of Texas, finns det två sätt att göra detta. Den första är att detonera en serie termonukleära stridsspetsar nära planetens kärna, och den andra är att skicka en elektrisk ström genom planeten, vilket ger ett motstånd i kärnan som kommer att värmas upp.
Forskare från National Institute of Synthesis Science (NIFS) i Japan genomförde en studie 2008 som övervägde möjligheten att skapa ett konstgjort magnetfält runt jorden. De upptäckte att magnetfältets intensitet har minskat med 10% under de senaste 150 åren och förespråkade skapandet av supraledande ringar som omger planeten, vilket kan kompensera för framtida förluster.
Med några få förändringar kan ett sådant system anpassas för Mars. Det kommer att skapa ett magnetfält som kan hjälpa till att skydda ytan från en del av den skadliga strålningen. Och om terraformare kan skapa en atmosfär på Mars kommer ett sådant system också att skydda det från solvinden.
Slutligen visade en studie från 2007 av forskare vid Institute of Mineralogy and Petrography i Schweiz hur kärnan i Mars ser ut. Med hjälp av en diamantkammare kunde forskarna reproducera tryckförhållandena på järn-svavel och järn-nickel-svavelsystem som motsvarar Mars centrum.
De upptäckte att den inre kärnan skulle vara flytande vid temperaturer av den Martiska kärnan (cirka 1227 grader Celsius), men den yttre skulle stelna något. Detta skiljer sig mycket från jordens kärna, där stelning av den inre kärnan frigör värme, vilket håller den yttre smält, vilket skapar en dynamoeffekt och ett magnetfält.
Frånvaron av en fast inre kärna på Mars skulle innebära att den flytande ytterkärnan måste ha haft en annan energikälla. På något sätt torkade denna källa och den yttre kärnan stelnade, vilket slutade dynamoeffekten. Men deras studie visade också att kylning av planeten kan leda till stelning av kärnan i framtiden, eftersom antingen järnrika fasta ämnen skulle falla in i mitten, eller järnsulfider skulle kristallisera i kärnan.
Med andra ord kan Mars-kärnan en dag bli fast genom att värma den yttre kärnan och smälta den. Kombinerat med planetens egen rotation kommer detta att generera en dynamoeffekt som återigen utlöser planetens magnetfält. Om detta är sant kommer koloniseringen av Mars och säkert att leva på det att vara en fråga om tid - det kommer att bli nödvändigt att vänta tills kärnan kristalliserar.
Det finns inget annat sätt. För närvarande är strålning på ytan av Mars ganska farlig. Därför kommer alla framtida flygningar till planeten att ta hänsyn till strålskydd och motåtgärder. Och alla som stannar kvar på Mars under lång tid måste antingen begrava sig djupare i jorden eller skydda sig mot solen och kosmiska strålar.
Men nödvändigheten är modern till uppfinningen, eller hur? Och eftersom vi måste börja kolonisera andra världar, om vi vill överleva som en art, måste vi ta till oss innovativa lösningar.
ILYA KHEL