宇宙輻射可以是銀河系的，也可以是太陽系的。地球的磁層使宇宙射線偏轉(zhuǎn)，并保護(hù)我們免受太陽耀斑的影響。圖片：L.Han /國際原子能機(jī)構(gòu))

聽起來像是宇宙輻射：來自太空的輻射。在本文中，我們探討了它的含義，為什么我們在地球上受到保護(hù)，它如何影響特定工作中的人們以及它如何甚至可以幫助發(fā)展癌癥治療技術(shù)。

什么是宇宙射線?

宇宙射線是極高能量的亞原子粒子，主要是質(zhì)子和原子核以及電磁輻射，它們在太空中移動，最終轟炸地球表面。它們以接近光速的速度行進(jìn)，光速約為每秒30萬公里。

他們來自哪里?

宇宙射線有兩種：銀河系和太陽系。銀河系宇宙射線來自超新星的殘余，這些超新星是在大質(zhì)量恒星最后階段的強(qiáng)大爆炸，這些恒星要么坍塌成黑洞，要么被摧毀。這些爆炸釋放的能量將帶電粒子加速到我們太陽系之外，使其高度滲透且極難屏蔽。本質(zhì)上，超新星的作用就像巨大的天然粒子加速器。地球不斷暴露于銀河系宇宙輻射中。

太陽宇宙輻射由太陽發(fā)射的帶電粒子組成，主要是電子，質(zhì)子和氦核。其中一些輻射是連續(xù)不斷地從太陽的日冕發(fā)出的，這使科學(xué)家們將其稱為“太陽風(fēng)”。其余部分來自太陽粒子事件–帶電粒子的突然和零星爆發(fā)，伴隨著電磁輻射，當(dāng)太陽表面的磁場拉伸和扭曲時會發(fā)生電磁輻射。就像橡皮筋一樣，太陽的視野會突然移動，突然釋放出巨大的能量，并向太空中的宇航員提出潛在的健康問題。盡管很少見，但強(qiáng)烈的太陽耀斑最終會造成無線電中斷，并影響地面上的現(xiàn)代通信和導(dǎo)航技術(shù)。

宇宙射線是在地面到達(dá)我們嗎?

地球被磁場屏蔽，該磁場使帶電粒子從極點(diǎn)反彈到極點(diǎn)，從而形成兩條巨大的甜甜圈形帶，其中充滿了高能電子和質(zhì)子。磁層使宇宙射線偏轉(zhuǎn)并保護(hù)我們免受太陽耀斑的影響。有時，宇宙輻射確實(shí)可以到達(dá)我們，但不會造成任何傷害，就像我們經(jīng)常暴露于其他低水平的輻射一樣。平均而言，每年人們會暴露于約3.5毫瓦的輻射中。其中約一半來自X射線，乳房X線照相和CT掃描等人工來源，而我們另一半來自自然來源，其中約10%來自宇宙輻射。希弗(Sievert)是衡量輻射對健康的風(fēng)險的量度：一個希弗(Sievert)帶來5.5%的機(jī)會，在以后的生活中最終發(fā)展為輻射誘發(fā)的癌癥。

國際原子能機(jī)構(gòu)外部劑量測定專家邁克爾·哈耶克(Michael Hajek)表示：“宇宙射線粒子潛入地球磁極的大氣層可以創(chuàng)造出真正令人驚訝的多彩極光。” 天體物理學(xué)家瓊·費(fèi)曼(Joan Feynman)畢生致力于研究極光，她發(fā)現(xiàn)這些神奇現(xiàn)象主要是在北極和南極周圍的高緯度地區(qū)看到的，是太陽風(fēng)帶電粒子與大氣中氣體成分碰撞的結(jié)果。氣氛。氧分子產(chǎn)生最常見的極光色，淡黃綠色，而氮則產(chǎn)生藍(lán)色或紫紅色的極光。

他們在我們飛行時會到達(dá)我們嗎?

是的。盡管飛機(jī)乘客暴露于高水平的宇宙輻射中，尤其是在較高的海拔和緯度下，但他們在一次飛行中所受到的輻射卻微不足道。空勤人員和飛行常客由于其飛行頻率而暴露于較高水平的輻射劑量下。通常在低空飛行的機(jī)組人員(例如大多數(shù)推進(jìn)劑飛機(jī))每年的劑量幾乎不會超過一毫西弗特。但是，在長途極地航線上服役的機(jī)組人員可能每年要接受多達(dá)6毫西弗特的有效劑量。

“在其安全標(biāo)準(zhǔn)中，國際原子能機(jī)構(gòu)有專門的部分，即GSR-Part 3，第5部分，概述了成員國必須采取哪些措施來減少機(jī)組人員的輻射暴露，”國際原子能機(jī)構(gòu)輻射防護(hù)小組負(fù)責(zé)人托尼·科爾根說。機(jī)組人員的飛行時間受國際航空運(yùn)輸協(xié)會(IATA)的控制，該協(xié)會還對其可以承受的輻射劑量進(jìn)行了限制。

那宇航員呢?

太空人員受到的輻射劑量更高。太空站上的宇航員通常會在400公里的高度上繞地球飛行，每天接受的劑量超過半毫西弗。在12天內(nèi)，他們將獲得與空勤人員一年相同的劑量。國家航天局已經(jīng)為宇航員制定了職業(yè)劑量限制。輻射致癌和某些組織反應(yīng)等健康影響可能與宇航員的宇宙輻射暴露有關(guān)，盡管小樣本量使得難以量化這些影響。

我們可以從地球上的宇宙輻射中受益嗎?

Hajek說：“令人著迷的是，我們對高水平宇宙射線誘發(fā)的細(xì)胞損傷的理解如何有助于使用高能粒子加速器促進(jìn)癌癥治療技術(shù)的發(fā)展。” 由于其獨(dú)特的性質(zhì)，類似于在太空中遇到的帶電粒子束，可以破壞深部腫瘤，同時將對周圍組織的損害降至最低。Hajek解釋說：“反過來，離子療法的見解將使我們能夠改善太空中的輻射防護(hù)能力，并克服目前在預(yù)測長期太空旅行對健康的風(fēng)險方面的局限性。”