น้ำบนดวงจันทร์ การค้นพบครั้งใหม่ที่ช่วยเปิดมุมมองการสำรวจดวงจันทร์ในอนาคต

ครั้งหนึ่งอาจมีน้ำอยู่บนพื้นผิวดวงจันทร์

การศึกษาชิ้นใหม่ 2 หัวข้อที่จะช่วยตอบคำถามที่แสนลึกลับของวัฏจักร น้ำบนดวงจันทร์ และอาจจะได้เบาะแสเกี่ยวกับทรัพยากรน้ำบนดวงจันทร์ให้แก่นักบินอวกาศในอนาคต

ในปีนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นคว้าวิจัยเรื่องน้ำบนพื้นผิวของดวงจันทร์ และมีการตีพิมพ์ลงในวารสารเนเจอร์แอสโตรโนมี (Nature Astronomy) ยืนยันเรื่องการมีอยู่ของ น้ำบนดวงจันทร์

การศึกษาเรื่องแรก คือหลักฐานเรื่องโมเลกุลของน้ำที่เกาะติดหรือถูกหุ้มอยู่ภายในพื้นผิวดวงจันทร์ที่แสงแดดส่องถึง การศึกษาเรื่องที่สองเกี่ยวกับการจำลองพื้นที่เล็ก ๆ บนดวงจันทร์ที่เกิดเงา พบว่าพื้นที่ 39,856 ตารางกิโลเมตร ซึ่งเป็นพื้นที่เทียบเท่ากับสนามฟุตบอลเกือบ 7,500,000 แห่ง พบว่าบริเวณดังกล่าวมีอากาศเย็นพอที่จะเก็บน้ำแข็งได้ประมาณร้อยละ 20 ของพื้นที่ที่เกิดเงา

จากการตรวจสอบรูปแบบของน้ำ และบริเวณที่พบน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะเข้าใจวัฏจักรน้ำบนดวงจันทร์ซึ่งแตกต่างจากบนโลกมากขึ้น การก่อตัวของน้ำบนดวงจันทร์อาจจะประกอบด้วยไฮโดรเจนจากระบบสุริยะทําปฏิกิริยากับออกซิเจนบนพื้นผิวดวงจันทร์

การศึกษาชิ้นนี้มีความสําคัญสําหรับมนุษย์ในอนาคตที่เดินทางไปยังดวงจันทร์ รวมทั้งภารกิจอาร์ตาของนาซาที่กำลังจะเกิดขึ้น ซึ่งเป็นภารกิจที่จะมีผู้หญิงคนแรกไปเยียบผิวดวงจันทร์ การค้นพบน้ำและน้ำแข็งในอนาคตจึงอาจจะเป็นเหมืองทรัพยากรที่ใช้แปลงเป็นเชื้อเพลิงสำหรับงานสำรวจบนดวงจันทร์

น้ำบนดวงจันทร์

 

โลกของน้ำ

ดวงจันทร์ถือเป็นสถานที่ที่มีความผันผวนของอุณหภูมิสูงมาก โดยในกลางวันอาจขึ้นไปสูงสุด 121 องศาเซลเซียส และในช่วงกลางคืนอาจมีอุณหภูมิติดลบต่ำสุดที่ -133 องศาเซลเซียส หากไม่มีชั้นบรรยากาศป้องกันที่หนาพอ น้ำอาจจะระเหยหายไปในอวกาศได้อย่างรวดเร็ว

นักวิจัยมองหาร่องรอยจำเพาะของน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ด้วยแสงอินฟราเรด เคซีย์ ฮอนนิบัลล์ นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา และผู้เขียนบรรยายการศึกษาเกี่ยวกับโมเลกุลของน้ำ การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมอินฟราเรดที่ทั้งน้ำและไฮดรอกซิลเกิดการเรืองแสง ด้วยการเลือกส่วนที่แตกต่างกันของสเปกตรัม

“ ฉันไม่รู้จริง ๆ ว่าทำไมใครบางคนถึงไม่คิดเรื่องนี้เร็วกว่านี้ มันเป็นความคิดที่ยอดเยี่ยม” ซันไชน์ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการตรวจจับสัญญาณน้ำบนดวงจันทร์ในปี 2009 กล่าว

สำหรับการศึกษาใหม่นี้ฮอนนิบัลล์และเพื่อนร่วมงานของเธอ ได้รวบรวมข้อมูลจากการสำรวจชั้นบรรยากาศสตราโทสเฟียร์สำหรับดาราศาสตร์ด้วยแสงอินฟราเรด ในปี 2018 ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดที่ติดตั้งบนเครื่องบินจัมโบ้เจ็ท หลังจากนั้นราวสองเดือน ฮอนนิบัลล์ที่กำลังนั่งประมวลผลข้อมูลบนโซฟาอันแสนสบายของเธอ เธอพบสัญญาณน้ำปรากฏขึ้น “ฉันกรีดร้องเสียงดังมาก” เธอกล่าว

จากข้อมูลเธอพบว่า น้ำบนดวงจันทร์ค่อนข้างหายาก โดยเทียบเท่าได้ประมาณ 340 กรัมต่อลูกบาศก์เมตรของตัวอย่างที่สำรวจ ฮอนนิบัลล์ตั้งข้อสังเกตว่า เนื่องจากอากาศแห้งกว่าทะเลทรายซาฮาราถึงร้อยเท่า แม้ว่าเธอต้องทำงานเพิ่มขึ้นเพื่อตรวจสอบความเข้มข้นของน้ำเนื่องจากการประมาณขึ้นอยู่กับการสังเกตหนึ่งครั้งในสถานที่เดียวกันในวันพระจันทร์เต็มดวง

แต่เป็นการยืนยันที่รอคอยมานานสำหรับซันไชน์ “มันคุ้มค่ามาก” เธอกล่าว “ฉันรู้สึกขอบคุณมากที่พวกเขาทำงานได้ดี”

น้ำบนดวงจันทร์

สู่เงามืด

การศึกษาครั้งที่สองเน้นเรื่องร่องแยกของน้ำที่เป็นเงาบนผิวดวงจันทร์  นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่า น้ำอาจคงสถานะเป็นน้ำแข็งภายในหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ในบริเวณที่มีร่มเงาอย่างถาวร

การปรากฏของน้ำแข็งในจุดดังกล่าวได้รับการยืนยันในเดือนตุลาคม ปี 2009 เมื่อยานสำรวจของนาซาลงจอด และปฏิบัติภารกิจสำรวจปล่องภูเขาไฟบนดวงจันทร์ ที่มีเงาใกล้ขั้วใต้ และตรวจพบหลักฐานของน้ำแข็ง

นักวิจัยได้ทำแผนที่บริเวณที่หนาวจัดขนาดใหญ่เหล่านี้  แต่หลังจากดูภาพความละเอียดสูงของพื้นผิวดวงจันทร์จากยานลูนาร์รีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ หรือ แอลอาร์โอ  ทีมวิจัยพบว่า พื้นที่น้ำแข็งที่มีเงาอาจเกิดขึ้นได้บ่อยกว่าที่คิด ซึ่งเกิดขึ้นได้แม้ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก  ทุกครั้งที่ซูมภาพพวกเขาจะเห็นมากขึ้นเรื่อย ๆ :“มันมีเงาอยู่ตลอดทาง” เฮย์เนกล่าว

จากการสร้างแบบจำลองอุณหภูมิและเงาบนดวงจันทร์ทีมงานพบว่าน้ำแข็งสามารถก่อตัวในพื้นที่เล็ก ๆ ขนาดเล็กเท่ามด  เฮย์เนกล่าว ชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์เบาบางมาก อุณหภูมิพื้นผิวไม่เท่ากัน ดังนั้น จุดที่ได้รับแสง และจุดที่เป็นเงา อาจมีอุณหภูมิต่างกันหลายร้อยองศาเซลเซียส

การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่า พื้นที่ที่ปกคลุมไปด้วยเขตหนาวและมีเงา มีมากกว่าร้อยละ 20 หากพื้นที่เหล่านี้เต็มไปด้วยน้ำค้างแข็ง ปริมาณน้ำแข็งจะเท่ากับน้ำหลายพันล้านกิโลกรัม เฮย์เนกล่าว  แต่จำนวนน้ำแข็งที่แน่ชัดยังคงเป็นคำถามปลายเปิด ที่รอการศึกษาต่อในอนาคต

การเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ

การศึกษาร่วมกันสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เริ่มจับต้นชนปลายได้ว่า วัฏจักรของน้ำบนดวงจันทร์ทำงานอย่างไร

น้ำบนดวงจันทร์มาจากแหล่งต่าง ๆ ไม่กี่แห่ง อาจมาพร้อมกับอุกกาบาตที่ชนกับพื้นผิว แต่บางชนิดก็มีแนวโน้มที่จะก่อตัวขึ้นเมื่อไฮโดรเจนจากลมสุริยะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนบนพื้นผิว เพื่อสร้างไฮดรอกซิล

ความร้อนจากดวงอาทิตย์หรือผลกระทบจากอุกกาบาตขนาดเล็กอาจทำให้โมเลกุลของไฮดรอกซิลชนกันเพื่อสร้างน้ำได้ ฮอนนิบัลล์ กล่าว

ความร้อนจากปัจจัยภายนอก เช่น อุกกาบาตขนาดเล็กสามารถละลายพื้นผิวหินบางส่วนและทำให้น้ำที่อยู่ใกล้เคียงกลายเป็นเป็นไอ ในขณะที่การหลอมละลายของหินและทรายจนกลายเป็นผลึกซิลิกา ส่งผลให้โมเลกุลของน้ำถูกหุ้มไว้ด้วผลึกเหล่านี้ และนั่นอาจเป็นสัญญาณที่ฮอนนิบัลล์และทีมของเธอสังเกตเห็น

อย่างไรก็ตาม ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าน้ำเคลื่อนที่ไปมาอย่างไร และตำแหน่งใดบนพื้นผิวอุกกาบาตสามารถปลดปล่อยน้ำบางส่วนออกจากพื้นผิวได้ และดวงอาทิตย์ยังมีบทบาทในการเคลื่อนย้ายน้ำไปรอบ ๆ เนื่องจากสัญญาณของน้ำและไฮดรอกซิลจะอ่อนตัวลงเมื่อความร้อนสูงสุดในวันพระจันทร์เต็มดวง

นักวิทยาศาสตร์ยังคงมีหลายเรื่องให้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับน้ำบนดวงจันทร์ แต่คำตอบบางอย่างอาจอยู่ในระหว่างการเดินทาง

ในปี 2022 นาซาวางแผนที่จะส่งยานสำรวจไวเปอร์ ไปยังขั้วใต้ของดวงจันทร์เพื่อค้นหาน้ำแข็งในน้ำ และได้หลักฐานเพิ่มเติมจากระบบถ่ายภาพอินฟราเรด หรือแอลซิริส ซึ่งกำหนดไว้สำหรับภารกิจในปี 2022 เฮย์เนกล่าว

นักวิทยาศาสตร์ได้คาดการณ์เกี่ยวกับการปรากฏตัวของน้ำบนดวงจันทร์ตั้งแต่ปี 1960 แต่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ในที่สุดเราก็พัฒนาจนได้รู้ถึงจุดที่น้ำบนดวงจันทร์มีอยู่ และเราจะใช้มันเพื่อช่วยเหลือนักสำรวจในอนาคต

เรื่อง มายา เว่ย-ฮาส์


เรื่องอื่น ๆ ที่น่าสนใจ : สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ มีจริงหรือ

สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์, ดาวศุกร์, ดาวเคราะห์, ฟอสฟีน

 

เรื่องแนะนำ

NGT x SaySci Ep.9 “กาแฟกระตุ้นให้เราตื่นได้อย่างไร?”

เคยสงสัยกันหรือไม่ว่าคาเฟอีนมีกลไกการทำงานอย่างไร? และการดื่มกาแฟจะมีผลเสียต่อร่างกายเราไหม ตลอดจนต้องดื่มแค่ไหนจึงจะเพียงพอ? ไปหาคำตอบกัน!

วิทยาศาสตร์เบื้องหลังสัตว์ทำนายผลบอลโลก

สัตว์ทำนายผลบอลโลกในปี ค.ศ. 2018 เป็นแมวชื่อ อคิลลิส ซึ่งมันทำนายถูกบ้างเป็นบางแมตซ์ แต่ผู้เชื่ยวชาญบางคนพูดจริงๆ แล้วสัตว์ไม่สามารถทำนายอนาคตได้

100 ปีของการตามล่าอุปราคา (eclipse) เผยให้เห็นในภาพถ่ายแปลกประหลาด

เรื่อง เรเชล บราวน์ ความมืดกลืนกินกลางวัน ทันใดนั้นอากาศก็หนาวเย็น ดวงอาทิตย์หายไปจากท้องฟ้า ไม่ต้องสงสัยเลยว่า บรรพบุรุษของเราจะต้องตื่นตระหนกต่อปรากฏการณ์สุริยุปราคา หลายวัฒนธรรมเชื่อว่า สุริยุปราคาและจันทรุปราคาเกิดขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ถูกพลังเหนือธรรมชาติกลืนกิน เช่น สุนัขเพลิงของวัฒนธรรมเกาหลี หมาป่าแห่งท้องฟ้าของชาวไวกิ้ง หรือพระราหูที่มีแต่ร่างกายท่อนบน ทว่าในที่สุดนักดาราศาสตร์ก็ได้คำตอบว่า สุริยุปราคาเกิดจากดวงจันทร์โคจรผ่านมาอยู่ในแนวเดียวกันระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ และจันทรุปราคาเกิดจากโลกโคจรผ่านระหว่างดวงอาทิตย์กับดวงจันทร์ จากการสังเกตการณ์อย่างละเอียด นักดาราศาสตร์ยุคแรกๆจึงเรียนรู้ที่จะทำนายวันเวลาในการเกิดอุปราคา ชาวแคลเดียในเมืองบาบิโลนบันทึกการเกิดวัฏจักรซารอส (Saros cycle) หรือช่วงเวลา 18 ปี 11.3 วัน ที่จะเกิดอุปราคาซ้ำ เป็นครั้งแรกในสมัยศตวรรษที่เจ็ดก่อนคริสตกาล อย่างไรก็ตาม เราต้องใช้เวลาอีกนานมากกว่าจะคิดหาวิธีปกป้องลูกตาของเราจากการมองดูอุปราคาได้อย่างแท้จริง ในปี 1896 นักดาราศาสตร์อาชีพและมือสมัครเล่นจากทั่วโลก 165 คนลงเรือเดินทางนานหนึ่งเดือนไปยังเมือง Vadsø ประเทศนอร์เวย์ เพื่อเฝ้าสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวงที่จะเกิดขึ้นในวันที่ 9 สิงหาคม ที่นี่ โจเซฟ ลันต์ จาก British Astronomical Association ปรับเปลี่ยนกล้องถ่ายภาพที่ออกแบบเป็นพิเศษซึ่งต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานสี่คน Photograph by ALINARY, GETTY IMAGES สมาชิกของ […]

การเกิดผลและเมล็ด : โครงสร้างของผลและเมล็ด

การเกิด ผลและเมล็ด เป็นกระบวนการของพืชสำหรับขยายพันธุ์เป็นต้นใหม่ต่อไป เมื่อสิ้นสุดกระบวนการปฏิสนธิของพืช กระบวนการต่อไปคือ การเกิด ผลและเมล็ด รังไข่ภายในเกสรตัวเมียจะเจริญกลายเป็นผล (fruit) ส่วนผนังรังไข่จะเปลี่ยนเป็นเพริคาร์ป (pericarp) ซึ่งมีลักษณะหรือรูปร่างแตกต่างกันไป เพอริคาร์ปประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 3 ชั้น ได้แก่ เอ็กโซคาร์ป (Exocarp) มีโซคาร์ป (Mesocarp) และเอนโดคาร์ป (Endocarp) เอ็กโซคาร์ป (exocarp) เป็นชั้นนอกสุดของผลที่มักเรียกว่าเปลือก โดยทั่วไปประกอบด้วยเนื้อเยื่อเอพิเดอร์มิส (Epidermis) เพียงชั้นเดียว แต่มีผลไม้บางชนิดที่เอกโซคาร์ประกอบด้วยเนื้อเยื่อหลายชั้นและอาจมีปากใบด้วย เอกโซคาร์ปของพืชแต่ละชนิดอาจมีพื้นผิวที่มีความเฉพาะ เช่น เรียบเหนียวเป็นมัน ขรุขระ หรืออาจมีหนาม มีขน หรือต่อมน้ำมัน มีโซคาร์ป (mesocarp) เป็นชั้นกลางถัดจากเอกโซคาร์ปเข้ามา ผลบางชนิดนั้นมีโซคาร์ปหนา บางชนิดบางมาก มีโซคาร์ปของผลบางชนิดเป็นเนื้ออ่อนนุ่มใช้รับประทานได้ เอนโดคาร์ป (endocarp) เป็นชั้นในสุดของเพอริคาร์ป ประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่มีความหนาชั้นเดียวหรือหลายชั้นจนมีลักษณะหนามาก บางชนิดเป็นเนื้อนุ่มใช้รับประทานได้ ผลของพืชบางชนิดมีเพอริคาร์ปเชื่อมติดกันจนแยกไม่ออก เช่น ข้าวโพด ถั่วเขียว ถั่วเหลือง บางชนิด ส่วนเอกโซคาร์ปและมีโซคาร์ปเชื่อมติดกันหรือแยกกันไม่เด่นชัด เช่น […]