Missioni su Marte, le radiazioni: un rischio calcolato

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Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

Quasi tutto quello che sappiamo oggi sul pericolo di radiazioni in un viaggio verso Marte e in un eventuale soggiorno in superficie lo abbiamo imparato nell'ultimo anno o poco più, grazie alla missione Mars Science Laboratory, Curiosity.

Lo spazio è sempre stato ritenuto un ambiente ostile ma è stata spesso convinzione che, una volta giunti a destinazione, sulla superficie del Pianeta Rosso, ci sarebbe stata una schermatura sufficiente per proteggere gli astronauti dai danni da radiazioni.

"Le radiazioni sono una caratteristica ambientale con cui non abbiamo molta esperienza sulla Terra perché siamo protetti dalla nostra magnetosfera e dall'atmosfera relativamente spessa. Ma è un fatto quotidiano di vita su Marte", ha detto Don Hassler, autore della pubblicazione "Mars' urface Radiation Environment Measured with the Mars Science Laboratory’s Curiosity Rover".

Nello spazio gli esseri umani devono continuamente fare i conti con l'intensa radiazione di fondo solare e cosmica.
Particelle solari energetiche (SEP), associate ai brillamenti solari e alle espulsioni di massa coronale dal Sole, e raggi cosmici galattici (GCR), particelle causate da esplosioni di supernova e altri eventi ad alta energia al di fuori del Sistema Solare, bombarderebbero gli astronauti durante il viaggio di sei mesi verso Marte.

Curiosity, equipaggiato con il Radiation Assessment Detector (RAD), il il primo strumento in grado di misurare le radiazioni ambientali inviato verso il Pianeta Rosso, aveva effettuato rilevazioni durante la sua crociera, permettendo, per la prima volta, di calcolare la dose media di razioni per un viaggio di 180 giorni, pari a 300 mSv (l'equivalente di 24 Tomografie Assiali Computerizzate TAC).
Così, con una spedizione di sola andata verso Marte, un esploratore sarebbe esposto ad una dose di radiazioni 15 volte superiore al limite annuale fissato per un lavoratore in una centrale nucleare.

Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

I dati del rover hanno anche dimostrato che l'atterraggio risolverebbe il problema solo in parte.
Una volta in superficie la radiazione cosmica GCR sarebbe, in un certo senso dimezzata, perché bloccata per metà dal lato opposto del pianeta

"La variabilità [in livelli di radiazione] era molto più grande di quanto ci aspettassimo", ha detto Hassler. "[Questo crea] variabilità dei tassi di dose settimanali e mensili. Ci sono anche variazioni stagionali di radiazioni".

In effetti, già dai primi dati, basati sui primi 50 sol marziani, Hassler aveva notato variazioni giornaliere legate alle maree termiche e variazioni a lungo temine guidate dalla struttura dell'eliosfera vicino a Marte.

"La radiazione è probabilmente il parametro chiave per determinare quanta alterazione stanno vivendo i composti organici nelle rocce sulla superficie", ha detto Jennifer Eigenbrode del Goddard Institute of Space Studies, co-autore del documento.

Le radiazioni, infatti, producono raggi gamma e neutroni in grado di rompere i legami molecolari nel terreno.
Per trovare sostanze organiche intatte sul Pianeta Rosso, probabilmente, dovremmo scavare nel sottosuolo per almeno un metro.
D'altra parte, alcuni test effettuati sulla Terra simulando le condizioni ambientali marziane sono, invece, confortanti per la ricerca di eventuali forme di vita attuali, come lo studio sui lichei artici P. chlorophanum, condotto da Jean-Pierre de Vera, scienziato presso l'Istituto di Ricerca Planetaria del Centro Aerospaziale tedesco di Berlino, Germania.

"Se trovassimo prodotti organici su Marte, la storia delle rocce e la loro chimica, aiuterebbe a guidare la nostra strategia di missione", aggiunge Eigenbrode.
Questa nuova consapevolezza, grazie ai dati di Curiosity, potrà guidare i programmi di esplorazione futuri.
Ne sa qualcosa anche Bas Lansdorp, co-fondatore e CEO Mars One che spera di poter stabilire un insediamento permanente su Marte entro il 2023 ed ha iniziato ad analizzare accuratamente il problema.

Ma il vero ostacolo rimarrebbe comunque il viaggio verso il Pianeta Rosso ed eventuali passeggiate spaziali.

Per questo motivo, un'altra disciplina si sta rivelando di fondamentale importanza: la meteorologia spaziale.
Previsioni di brillamenti solari, espulsioni di massa coronale, e tempeste geomagnetiche stanno acquisendo un grande rilievo per ogni missione, anche per quelle robotiche in orbita intorno alla Terra.

"Proteggere i nostri satelliti sta diventando sempre più importante qui sulla Terra", ha detto Hassler.

Tuttavia, per ora, le nostre informazioni migliori da Marte arrivano da Curiosity che, con il suo strumento RAD da 3 chilogrammi, ci informa costantemente sugli eventi ambientali di superficie, tipo di particelle e relative frequenze.

In futuro, quello che stiamo imparando ora, potrà essere utilizzato per cercare forme di vita, progettare habitat e pianificare attività extraveicolari.

I risultati, presentati nel mese di dicembre 2013 all'American Geophysical Union (AGU 2013) a San Francisco, sono stati pubblicati il mese scorso sulla rivista Science.