Khaksari, Salman and Phipps, Phillip H. and Wimmer‐Schweingruber, Robert F. and Stubbs, Timothy J. and Looper, Mark D. and Guo, Jingnan and Charpentier, Gabin and Ehresmann, Bent and Löwe, Jan Leo and Matthiä, Daniel and Hassler, Donald M. and Zeitlin, Cary and Löffler, Sven (2025) Radiation Transport Through the Martian Atmosphere as a Function of the Zenith Angle. Journal of Geophysical Research: Planets, 130 (12), e2025JE009352. Wiley. doi: 10.1029/2025JE009352. ISSN 2169-9097.
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Official URL: https://dx.doi.org/10.1029/2025JE009352
Abstract
The topographic influence of the radiation environment on the Martian surface radiation is crucial for future human exploration. Topographic maps help assess radiation flux variations, aiding in hazard evaluation. Creating a global radiation map requires accounting for seasonally varying atmospheric density, heliospheric modulation, and topography. Here, we use a radiation model to derive the flux of secondary downward particles generated by the interaction of primary protons with the Martian atmosphere. Our model examines two key factors: (a) the dependence of atmospheric column depth on the zenith angle, affecting radiation directionality as horizon-arriving particles traverse more atmosphere than vertical ones and (b) atmospheric conditions at surface heights in Gale Crater, crucial for developing radiation dose maps that incorporate topographic effects. Our model is validated against Radiation Assessment Detector measurements and benchmarked with existing models. We construct response matrices representing the ratio of secondary particles at the Martian surface to primary inputs across zenith angles, assessing atmospheric effects. We combine these matrices with the incident spectrum to compute secondary particle fluxes from all zenith angles for Galactic Cosmic Rays and Solar Energetic Particles. These fluxes will be integrated into a topographic map of Mars in a follow-up study, providing a detailed representation of surface radiation levels across different terrains. This approach aids mission planners in identifying safe landing sites for astronauts.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/222434/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Radiation Transport Through the Martian Atmosphere as a Function of the Zenith Angle | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 18 December 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Journal of Geophysical Research: Planets | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 130 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1029/2025JE009352 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | e2025JE009352 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2169-9097 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Martian surface radiation, radiation environment, radiation model, future human exploration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Research under Space Conditions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R FR - Research under Space Conditions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - radiation risks | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Aerospace Medicine > Radiation Biology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Kopp, Kerstin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 29 Jan 2026 14:57 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 02 Feb 2026 12:09 |
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