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

***แปลและเรียบเรียงโดย พชร พงศ์ยี่ล่า

โครงการนักศึกษาฝึกงาน กองบรรณาธิการ นิตยสารเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย


เรื่องอื่น ๆ ที่น่าสนใจ : สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ มีจริงหรือ

สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์, ดาวศุกร์, ดาวเคราะห์, ฟอสฟีน

 

เรื่องแนะนำ

นาซาส่งยานสำรวจไปยังดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรก

เรื่อง  เรเชล แฮร์ติแกน เชีย 31 พฤษภาคม 2017: นาซ่าประสบความสำเร็จในภารกิจมากมาย ตั้งแต่ส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปเหยียบดวงจันทร์ จนถึงส่งยานสำรวจลำแรกออกไปยังอวกาศระหว่างดาว (interstellar space) แต่ยังไม่เคยส่งภารกิจไปยังดวงอาทิตย์ อุปสรรคน่ะหรือ ความร้อนราวไฟโลกันต์ของดาวประธานแห่งระบบสุริยะนั่นเอง พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีความร้อนถึง 10,000 องศาฟาเรนไฮต์ (5,537 องศาเซลเซียส) ขณะที่คอโรนา (corona) หรือโครงสร้างชั้นนอกสุดที่ห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อุณหภูมิอาจพุ่งสูงถึงราว 3,500,000 องศาฟาเรนไฮต์ หรือเกือบสองล้านองศาเซลเซียส “ความผกผันของอุณหภูมินี้เป็นปริศนาข้อใหญ่ที่ยังไม่มีใครอธิบายได้อย่างชัดเจน” เป็นคำกล่าวของ นิโคลา ฟ็อกซ์ นักวิทยาศาสตร์ของโครงการ Parker Solar Probe ซึ่งเป็นภารกิจของนาซ่าที่มุ่งหวังจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ได้ในที่สุด นาซ่าประกาศว่านับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ขององค์กรแห่งนี้ที่มีการตั้งชื่อยานสำรวจเพื่อเป็นเกียรติแก่บุคคลที่ยังมีชีวิตอยู่ โครงการซึ่งมีชื่อเดิมว่า Solar Probe Plus จึงได้รับการตั้งชื่อใหม่ว่า Parker Solar Probe เพื่อเป็นเกียรติแก่ ยูจีน ปาร์กเกอร์ (Eugene Parker) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ผู้ค้นพบลมสุริยะหรือสุริยวาต (solar wind) ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคที่พัดออกมาจากดวงอาทิตย์ เมื่อปี […]

ไดโนเสาร์อาจมีลักษณะคล้ายแร็กคูน

ไดโนเสาร์ขนาดเท่าแม่ไก่ตัวนี้น่าจะมีขนสีเข้มเหมือนปานดำรอบดวงตา ในขณะที่หางของมันเต็มไปด้วยลวดลาย ที่ส่วนหลังขนสีเข้มขึ้นปกคลุม ในขณะที่ส่วนท้องนั้นกลับเป็นขนสีอ่อนแทน ลักษณะนี้เรียกว่า “Countershading” เป็นลักษณะหนึ่งของการพรางตัวในสัตว์ ที่ช่วยให้พวกมันเป็นที่สังเกตเห็นยากภายใต้แสงอาทิตย์ นั่นทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมุติฐานว่า ไดโนเสาร์ซิโนซอรอปเทอริกซ์น่าจะอาศัยอยู่ในสถานที่เปิดโล่ง จากเดิมที่เคยเชื่อกันว่ามันอาศัยอยู่ตามต้นไม้และพงหญ้ารก   อ่านเพิ่มเติม : เทอโรซอร์ ยักษ์ใหญ่ครองเวหา, ไดโนเสาร์สายพันธุ์ใหม่ เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาบนโลก

สุนัขกินเจ้าของ เรื่องบังเอิญหรือตั้งใจ?

แน่ใจได้อย่างไรว่าสุนัขที่เลี้ยงไว้จะไม่บังเอิญกินคุณ หากคุณเสียชีวิต สัดส่วนสุนัขกินเจ้าของเกิดขึ้นในหมาใหญ่มากกว่าหมาเล็ก และเรื่องนี้ไม่เกี่ยวกับว่าคุณเลี้ยงสุนัขมาอย่างไร

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีดาวเทียมในประเทศไทย

ช่วงเวลาแห่งวันหยุดพักผ่อน อาจเป็นช่วงเวลาที่ดีที่หลายคนรอคอย เพื่อได้พักผ่อนสมองที่เหนื่อยล้าจากการทำงาน และใช้เวลากับตัวเอง และคนใกล้ชิดรอบข้าง ผู้เขียนเองก็เป็นหนึ่งในคนเหล่านั้นที่ปรารถนาที่จะได้ใช้วันหยุดเพื่อเดินทางท่องเที่ยวไปดื่มด่ำบรรยากาศตามแหล่งท่องเที่ยว สวยๆ ต่างๆ ทั่วประเทศ ในบรรดาการเดินทางท่องเที่ยวทั้งหมด การเดินทางโดยรถยนต์ส่วนตัวมักได้รับความนิยมเสมอ ไม่ว่าจะเป็นวันหยุดยาว หรือหยุดเสาร์อาทิตย์ เพราะเป็นอะไรที่สะดวก และสบายใจ เสน่ห์ของการเดินทางโดยรถยนต์คือ การมองเห็นความสวยงามของทัศนียภาพระหว่างทาง ทั้งวิถีชีวิตผู้คน บ้านเรือน ไร่นา ชุมชน และทิวทัศน์ธรรมชาติ เหล่านี้ล้วนทำให้การเดินทางในแต่ละครั้งพิเศษขึ้นกว่าเดิม เมื่อลองมาพิจารณาดูว่า ทำไมการเดินทางโดยรถยนต์ในปัจจุบันเป็นอะไรที่ง่ายขึ้น ปลอดภัย และมีสีสันมากกว่าสมัยก่อน จึงพบว่าปัจจัยที่ส่งผลให้การเดินทางสะดวกยิ่งขึ้น คือระบบนำทางที่มีความแม่นยำ ประกอบกับสัญญาณอินเทอร์เน็ตที่ครอบคลุม ทำให้เราสามารถวางแผนการเดินทางล่วงหน้า ตรวจสอบสภาพอากาศ ค่าฝุ่นละอองในอากาศ เลือกเส้นทาง รวมไปถึงร้านอาหารในละแวกใกล้เคียง ระบบนำทางและการสื่อสารนั้นเกิดขึ้นจากการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง จนในปัจจุบันมีความแม่นยำสูงขึ้น โดยอาศัยการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของระบบเทคโนโลยีดาวเทียม  สำหรับประเทศไทย หลายหน่วยงานทั้งภาครัฐ ภาคการศึกษา และภาคเอกชน ต่างก็เล็งเห็นถึงความสำคัญของเทคโนโลยีดาวเทียม จึงได้ลงทุนพัฒนาเทคโนโลยีดาวเทียมร่วมกับต่างประเทศ เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ มาโดยตลอด  ดาวเทียมไทยโชติ หรือ THEOS I สํานักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือจิสด้า (GISTDA) เป็นหนึ่งในหน่วยงานด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศของประเทศไทย […]