ยานอวกาศ Trace Gas Orbiter เปิดเผยการค้นพบทั้งสามเรื่องบนดาวอังคาร

Share

ExoMars Trace Gas Orbiter (เรียกย่อๆว่า TGO) เป็นยานอวกาศในโครงการเอกโซมาร์สที่ถูกส่งไปโคจรรอบดาวอังคารมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2016 แล้ว โดยยานอวกาศลำนี้เป็นความร่วมมือขององค์การอวกาศยุโรปและองค์การอวกาศรัสเซีย  จุดประสงค์หนึ่งของโครงการนี้คือ การหาร่องรอยและความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร

 

        งานวิจัยล่าสุดที่เกิดจาก TGO นั้นมี 3 เรื่อง ถูกเผยแพร่เมื่อต้นเดือนเมษายน ค.ศ. 2019  โดยแต่ละเรื่องล้วนแล้วแต่เป็นความรู้ใหม่ๆที่น่าสนใจดังนี้

        1.อุปกรณ์ในยานอวกาศศึกษาไอน้ำและฝุ่นในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารตั้งแต่ที่ผิวดาวอังคารจนถึงระดับความสูง 90 กิโลเมตรเหนือผิวดาวในปี ค.ศ. 2018 ช่วงที่เกิดพายุฝุ่นรุนแรงบนดาวอังคาร

        ผลลัพธ์คือ ยานอวกาศค้นพบกลุ่มฝุ่นปรากฏขึ้นที่ระดับความสูง 25-40 กิโลเมตรจากผิวดาวอังคารซีกเหนือ ส่วนที่ซีกใต้ของดาวอังคารมีชั้นฝุ่นลอยสูงขึ้น

        สรุปคือ ช่วงที่บนดาวอังคารมีพายุ ฝุ่นในชั้นบรรยากาศดาวอังคารจะลอยสูงขึ้น

 

        นอกจากนี้ ฝุ่นยังส่งผลต่อสภาพบรรยากาศของดาวอังคารด้วย โดยฝุ่นจะดูดกลืนความร้อนจากแสงอาทิตย์ทำให้แก๊สที่อยู่โดยรอบขยายตัว ส่งผลให้ไอน้ำ(และองค์ประกอบอื่นๆ)มีการเปลี่ยนแปลงการกระจายตัว เรียกว่า การหมุนวนของชั้นบรรยากาศดาวอังคาร (atmospheric circulation)

        ไอน้ำในบรรยากาศดาวอังคารนั้นประกอบไปด้วยไอน้ำธรรมดากับไอน้ำแบบ กึ่งน้ำหนัก (semi-heavy water) ซึ่งโมเลกุลไฮโดรเจนหนึ่งโมเลกุลเป็นดิวเทอเรียม

        นักวิทยาศาสตร์ทำการวัดปริมาณของน้ำทั้งสองชนิดในบรรยากาศพร้อมกันได้เป็นครั้งแรกจนพบว่าน้ำทั้งสองชนิดในชั้นบรรยากาศดาวอังคารจะลอยสูงขึ้นเมื่อเกิดพายุบนดาวอังคาร นอกจากนี้อัตราส่วนของน้ำทั้งสองชนิดนี้มีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและละติจูด ซึ่งการศึกษาเพิ่มเติมจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจประวัติศาสตร์ไอน้ำในชั้นบรรยากาศดาวอังคารได้ด้วย

 

        2.ปริศนาของแก๊สมีเทน

 

        อุปกรณ์ในยาน TGO  สามารถวัดปริมาณแก๊สในชั้นบรรยากาศดาวอังคารได้ละเอียดในระดับ  ส่วนในพันล้านส่วน (ppbv) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจแก๊สมีเทนบนดาวอังคารมาก เนื่องจากมัน ‘อาจ’ เป็นร่องรอยของสิ่งมีชีวิตได้ (แก๊สมีเทนในชั้นบรรยากาศโลกของเราราว 95% นั้นมาจากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต) อย่างไรก็ตาม มีเทนอาจเกิดจากกระบวนการทางธรณีทั่วไปก็เป็นไปได้เช่นกัน 

        ในช่วงเวลาหลายร้อยปี แสงอาทิตย์สามารถทำลายโมเลกุลมีเทนให้สลายตัวได้ ดังนั้นหากยานอวกาศใดๆในปัจจุบันสามารถตรวจจับแก๊สมีเทนบนดาวอังคารได้ ย่อมหมายความว่ามีกระบวนการบางอย่างที่ปลดปล่อยโมเลกุลมีเทนออกมาหรือมีเทนอาจถือกำเนิดขึ้นนานมาแล้ว แต่อาจถูกกักอยู่ภายใต้โครงสร้างทางธรณี แล้วเพิ่งหลุดลอดออกมาได้

        โชคดีในแง่การสำรวจที่กระแสลมบนดาวอังคารที่เปลี่ยนแปลงหมุนเวียนตลอดทั้งปีทำให้ถ้ามีแหล่งปลดปล่อยแก๊สมีเทนออกมาจริงๆ มันจะกระจายตัวไปทั่วทั้งดาวอังคารจนถูกยานอวกาศตรวจจับได้ 

        ปัญหาจริงๆคือ ปริมาณแก๊สมีเทนที่ถูกกตรวจจับได้ในแต่ละครั้งนั้นแทบจะไม่ตรงกันเลย ซึ่งก็ยังไม่มีใครรู้ชัดๆว่าเป็นเพราะอะไร

        ในปี ค.ศ. 1999 กล้องโทรทรรศน์บนโลกวัดปริมาณมีเทนได้ 10 ppbv ต่อมาในปี ค.ศ. 2003 มีการวัดจากบนโลกอีกครั้งได้ค่า 50 ppbv แต่วัดคนละตำแหน่งกับในครั้งแรก

        ในปี ค.ศ. 2004 ยาน Mars Express วัดปริมาณมีเทนอยู่ในช่วง 0-30 ppbv

        ช่วงปี ค.ศ. 2012-2018 ยานคิวริโอซิตี วัดปริมาณมีเทนในหลุมอุกกาบาตเกลได้ในช่วง 0.2-0.7 ppbv แต่มีค่าสูงสุดปรากฏขึ้นคือ 6 ppbv ในปี ค.ศ. 2013

        ล่าสุด ยาน TGO วัดค่ามีเทนด้วยความละเอียดสูงสุดได้ค่ามากสุดที่เป็นไปได้คือ 0.05 ppbv เท่านั้นซึ่งนับว่าต่ำมาก  (หากปริมาณนี้เป็นจริงก็เท่ากับว่าแก๊สมีเทน 500ตัวถูกปลดปล่อยออกมาในช่วง 300 ปี) 

        ค่าดังกล่าวก่อให้เกิดปัญหาสองอย่างคือ แก๊สมีเทนมาจากไหน และ หากในอดีตมันเคยมีมากกว่านี้ อะไรเป็นกระบวนการที่ทำลายมันจนเหลือน้อยเช่นนี้ รวมทั้งคำถามที่ว่ามีเทนที่วัดได้ในครั้งนี้ถูกต้องแค่ไหนอีกด้วย

 

        3. แผนที่น้ำ(น้ำแข็ง)ใต้ผิวดาวอังคาร

 

        สิ่งหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์มั่นใจมาก นั่นคือ ใต้ผิวดาวอังคารมีน้ำแข็ง แร่ธาตุที่มีโมเลกุลน้ำเป็นองค์ประกอบ และน้ำในรูปของเหลว อยู่แน่นอน

        อุปกรณ์ชื่อ FREND ของยาน TGO ทำหน้าที่จะวัดการกระจายตัวของไฮโดรเจนบริเวณผิวดาวอังคารจนถึงที่ระดับความลึก 1 เมตร ซึ่งไฮโดรเจนนั้นบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของน้ำหรือน้ำแข็งได้ 

การวัดข้อมูลราว 1 ปีดาวอังคาร (เกือบๆ 2 ปีโลก) ทำให้ได้ค่าเชิงสถิติที่ดีพอจะสร้างแผนที่คุณภาพสูงออกมา

สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์รู้กันมานานแล้วคือน้ำแข็งที่ขั้วทั้งสองของดาวอังคาร ส่วนแผนที่ใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงบริเวณที่มีน้ำ น้ำแข็งและโมเลกุลน้ำในแร่ธาตุว่ามากน้อยแค่ไหนใต้พื้นผิวตื้นๆของดาวอังคารซึ่งข้อมูลนี้มีประโยชน์ต่อภารกิจสำรวจดาวอังคารในอนาคตอย่างมาก และมีส่วนช่วยในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของน้ำบนดาวเคราะห์ดวงนี้ได้

 

เรียบเรียงโดย อาจวรงค์ จันทมาศ

 

อ้างอิง

http://exploration.esa.int/mars/48523-trace-gas-orbiter-instruments/?fbodylongid=2217

https://phys.org/news/2019-04-martian-methane-mystery-results-exomars.html

http://exploration.esa.int/mars/46475-trace-gas-orbiter/