งานวิจัยล่าสุดที่เพิ่งตีพิมพ์ลงในวารสาร Science ในชื่อ Ground penetrating radar observations of ancient large-scale deltaic structures in Jezero crater, Mars ได้นำข้อมูลเรดาร์ใต้พื้นผิวของดาวอังคารที่เก็บจากหุ่นยนต์ Perseverance มาทำการวิเคราะห์และพบว่าสิ่งที่อยู่ด้านใต้ของพื้นผิวสามเหลี่ยมดินดอนปากแม่น้ำ Jezero เป็นโครงสร้างการทับถมของแม่น้ำโบราณที่ครั้งหนึ่งเคยมีน้ำไหลผ่านยาวนานหลายพันล้านปี
ซึ่งการค้นพบนี้เปิดเผยกระบวนการทางธรณีของดาวอังคารเมื่อพันล้านปีก่อน และมันสนับสนุนสมมุติฐานสภาพแวดล้อมของดาวอังคารในอดีตเอื้อต่อการกำเนิดชีวิตและเป็นอีกหนึ่งหลักฐานชั้นดีที่บอกเล่าถึงวิวัฒนาการของสภาพแวดล้อมดาวอังคารในอดีตได้เป็นอย่างดี
มหาสมุทรที่เคยอยู่บนดาวอังคารหายไปไหน
RIMFAX เรดาร์ที่ใช้ศึกษาใต้ดินของดาวอังคาร
Radar Imager for Mars’ subsurface experiment (RIMFAX) คือหนึ่งในเครื่องมือทั้ง 7 ตัวบน Perseverance มันคือเรดาร์ที่ออกแบบมาเพื่อสแกนสิ่งที่อยู่ลึกลงไปในชั้นดิน (Ground Penetrating Radar) โดยการทำงานของมันคือเครื่องมือจะปล่อยสัญญาณวิทยุที่ย่านความถี่ 150 ถึง 1200 MHz ลงไปที่พื้นดิน คลื่นวิทยุเหล่านี้จะเดินทางทะลุชั้นดินทรายลงไป และเมื่อมันไปชนเข้ากับรอยต่อระหว่างวัสดุที่ต่างชนิดกัน เช่น ชั้นทรายกับชั้นหินแข็ง, หินกับน้ำแข็ง หรือชั้นหินที่เกิดจากลาวากับชั้นหินตะกอนแม่น้ำ คลื่นบางส่วนจะสะท้อนกลับขึ้นมาที่ตัวรับสัญญาณ ซึ่งสัญญาณที่ได้กลับมานี้สามารถนำมาคำนวณความลึกและรูปร่างของหน้าชั้นดินที่อยู่ข้างใต้นั้นได้ และสร้างเป็นภาพ Radargram ที่สามารถแสดงให้เห็นว่าใต้ดินมีชั้นหินซ้อนทับกันกี่ชั้น หนาแค่ไหน และมีรูปทรงอย่างไร โดยนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าคลื่นจาก RIMFAX จะให้ข้อมูลของชั้นดินที่ความลึก 10 เมตรได้
ซึ่งเป้าหมายของ RIMFAX คือการทำในสิ่งที่ภารกิจ Mars Exploration Rover และ Mars Science Laboratory ไม่สามารถทำได้มาก่อนคือการศึกษาลงไปใต้ชั้นดินและสร้างแผนที่ของโครงสร้างดินใต้พื้นที่หุ่นยนต์เดิน เพราะสองภารกิจก่อนหน้านั้นเป็นเพียงการศึกษาประวัติศาสตร์ธรณีดาวอังคารจากดินที่อยู่บนพื้นผิวได้เท่านั้น แต่ยังมีข้อมูลทางธรณีอีกจำนวนมากที่ถูกฝังกลบอยู่ใต้พื้นผิวของดาวอังคาร ข้อมูลจากเรดาร์จะช่วยบอกนักวิทยาศาสตร์ว่า หินโผล่ที่พบบนพื้นผิวนั้น เป็นแค่หินกระเด็นมาตก หรือเป็นส่วนหนึ่งของชั้นหินตะกอนขนาดใหญ่ใต้ดิน ทำให้ยานเลือกเจาะเก็บตัวอย่างได้คุ้มค่าและมีนัยสำคัญทางวิทยาศาสตร์มากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำแข็งหรือหลักฐานการมีอยู่ของน้ำบนดาวอังคารในอดีตที่จะปูทางไปยังการตามหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารในอดีตที่อาจจะถูกฝังอยู่ใต้พื้นผิวของดาวอังคาร
และในทุก ๆ ก้าวเดินของ Perseverance อุปกรณ์ RIMFAX จะทำงานในการเก็บข้อมูลเรดาร์ไปเรื่อย ๆ และส่งข้อมูลกลับมายังโลก แม้ข้อมูลที่ได้จาก RIMFAX ตอนแรกมันจะเป็นเพียงข้อมูล 1 มิติ ที่เก็บข้อมูลโครงสร้างดินที่ลึกได้เพียงไม่กี่สิบเมตร แต่หลังจาก Sol 909 ที่โครงสร้างของดินบริเวณนั้นเปลี่ยนแปลงไปทำให้พบกับสิ่งที่แปลกประหลาดที่สุดนั้นก็คือการค้นพบว่า ดินโปร่งใสต่อคลื่นเรดาร์และทำให้เรดาร์เดินทางลงไปได้ลึกขึ้น ที่มาพร้อมกับภาพโครงสร้างใต้ดินของแอ่ง Jezero ที่ไม่เคยมีใครเห็นมาก่อน ภาพของโครงสร้างการทับถมของเครือข่ายแม่น้ำที่เกิดขึ้นมาเป็นระยะเวลานับล้านปี
ภาพสแกนดินใต้แอ่ง Jezero
เมื่อเรามองแอ่ง Jezero เราจะมองเห็นภาพของดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำโบราณขนาดใหญ่ที่สามารถมองเห็นได้จากอวกาศ พร้อมกับหุบเขาทางเข้าของแม่น้ำที่ชัดเจน ที่บ่งบอกว่าแอ่งแห่งนี้ต้องเคยเป็นทะเลสาบขนาดใหญ่ที่สมบูรณ์แบบเมื่อเกือบ 4 พันล้านปีก่อน และน่าจะเป็นสถานที่ที่มีศักยภาพในการกำเนิดชีวิตและหล่อเลี้ยงจุลชีพในอดีตของดาวอังคารได้ อีกทั้งชั้นตะกอนละเอียดที่กระจายตัวทั่วทั้งแอ่งแห่งนี้ก็เป็นสถานที่ที่ยอดเยี่ยมมาก ๆ ในการเก็บรักษาฟอสซิลและหลักฐานของการมีชีวิตอยู่ของสิ่งมีชีวิตในอดีต ทำให้ Jezero เป็นทำเลทองในการทำ Sample Return เป็นอย่างมาก
อย่างที่เราได้กล่าวกันไปว่าระหว่างที่ Perseverance เดิน RIMFAX จะทำการสแกนสิ่งที่อยู่ใต้พื้นผิวของดาวอังคารไปด้วย ซึ่งสิ่งหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจนั้นคือ สัญญาณจาก RIMFAX สามารถเดินทางลงไปในชั้นดินได้มากถึง 35 เมตร จากอุปกรณ์ที่ถูกออกแบบและคาดหวังให้มันทำงานได้แค่ 10 เมตร
ความมหัศจรรย์ใต้ชั้นดินดาวอังคารเริ่มต้นปรากฏขึ้นในภาพ Radargram ของ Sol 909 เมื่อภาพเดินทางกลับไปถึงโลกนักวิทยาศาสตร์รู้ได้ทันทีว่าพื้นที่นี้ไม่ธรรมดา คลื่นวิทยุจากเรดาร์สามารถเดินทางลงไปได้ลึกกว่าที่พวกเขาคาดหวัง ราวกับว่าใต้พื้นเหล่านี้คือสิ่งที่โปร่งใสต่อคลื่นวิทยุมากกว่าบริเวณอื่น ๆ ยิ่งส่ง Perseverance เดินลึกเข้าไปเรื่อย ๆ พวกเขาก็พบกับสัญญาณภาพที่เด่นชัดขึ้นและเห็นโครงสร้างของสิ่งที่อยู่ข้างใต้นั้นมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน Sol 1052 ที่เหล่านักวิทยาศาสตร์ตื่นเต้นกับข้อมูลที่ได้กลับมามันคือภาพของโครงสร้างใต้ดินที่ซับซ้อนอย่างที่ไม่เคยพบมาก่อน ข้อมูลเรดาร์เผยให้เห็นชั้นหินมากมายที่ทอดตัวลึกลงไปใต้ดิน เรียงตัวในรูปแบบลาดเอียง มีความหนาแน่นของชั้นดินที่ไม่เท่ากัน ซึ่งลักษณะเช่นนี้บนโลกคือรูปแบบทั่วไปของตะกอนที่ตกตะกอนจากน้ำขณะที่มันไหลลงสู่แอ่งน้ำกว้าง
ซึ่งจากข้อมูลเรดาร์ความหนาแน่นที่ไม่เท่ากันทำให้สามารถแบ่งชั้นดินออกจากกันได้เป็นหลาย ๆ ชั้น อย่างเช่น Margin Unit ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ถูกทับถมอยู่ข้างใต้ชั้นดินอื่นอีกแสดงให้เห็นว่าเป็นโครงสร้างหินตะกอนที่เกิดขึ้นก่อนที่จะเกิดสามเหลี่ยมตะกอนดินดอนปากแม่น้ำที่เราเห็นในตอนนี้เป็นต้น
จากหลักฐานธรณีสู่การตามหาหลักฐานของชีวิต
เราเชื่อว่าดาวอังคารเมื่อ 4,000 – 3,800 ล้านปีก่อนบนพื้นผิวของดาวอังคารเต็มไปด้วยน้ำในรูปแบบของเหลวและสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต แต่จู่ ๆ สภาพแวดล้อมที่ราวกับสรวงสวรรค์นั้นก็หายไป ทิ้งให้ดาวอังคารเหลือเพียงสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้งเหมือนดังปัจจุบัน แต่โชคดีหนึ่งคือดาวอังคารไม่เหมือนกับโลกของเรา ดาวอังคารไม่มี tectonic plate ทำให้ไม่มีกระบวนการที่ทำลายพื้นดินเดิมของดาวอังคาร ร่องรอยของร่องน้ำโบราณ เนินตะกอนรูปพัด หรือแม้แต่ตะกอนของโคลนโบราณและสิ่งที่ถูกฝังอยู่ภายในตะกอนก็ยังคงอยู่บนพื้นผิวแบบที่ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงไปจากเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ทำให้เราสามารถส่งหุ่นยนต์ลงไปวิ่งเล่นและสำรวจธรณีของดาวอังคารได้และสืบเสาะหาร่องรอยของสิ่งต่าง ๆ ในอดีตได้อยู่
เราเชื่อว่าตำแหน่งของเนินตะกอนรูปพัดสามเหลี่ยมดินดอนปากแม่น้ำที่หุ่นยนต์ Perseverance ไปลงจอดนั้นเกิดขึ้นในยุค Noachian หรือเมื่อราว 3.7 ถึง 4.2 พันล้านปีก่อน และจากข้อมูลหลักฐานเรดาร์ใต้พื้นผิวที่ RIMFAX เก็บกลับมานั้น เราพบว่าใต้ชั้นดินมีการกัดเซาะและสะสมตัวของตะกอนเกิดขึ้นก่อนที่จะมีการเกิดขึ้นของโครงสร้างเนินตะกอนรูปพัดฝั่งตะวันตกของ Jezero (Western Delta) ขึ้นมาเสียอีก เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญถึงวิวัฒนาการระบบนิเวศน์บนดาวอังคารและเป็นหลักฐานยืนยันว่าดาวอังคารเคยมีน้ำไหลเวียนและมีสภาพอากาศที่อบอุ่นมาอย่างยาวนาน
จากข้อมูลโครงสร้างเราก็พบว่าการกัดเซาะและสะสมตัวของตะกอนมันเกิดขึ้นมาหลาย season ทางธรณีแล้ว มีการเปลี่ยนแปลงที่เด่นชัดเหมือนกับเนินตะกอนบนโลกอย่างชัดเจนมาก ๆ โดยแรกเริ่มข้อมูลการสะท้อนของเรดาร์ชี้ว่า (1) ในอดีตอันไกลพ้น เคยมี “ดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำแบบกิลเบิร์ต” (Gilbert delta) ขนาดมหึมา ซึ่งได้พัดพาตะกอนมาทับถมเป็นชั้นหินรูปแฉก (Lobes) ขนาดใหญ่ต่อเนื่องกัน ผ่านทางช่องน้ำหลักเพียงช่องเดียวหรือร่องน้ำย่อยๆ ลงสู่ทะเลสาบ Jezero จนกลายเป็นหน่วยหิน Margin ที่อยู่ด้านใต้สุดของชั้นดิน (2) ต่อมาในช่วงระยะเวลาหนึ่งเหมือนหลายพันล้านปีที่แล้วปริมาณน้ำเข้ามานั้นเปลี่ยนแปลงไปและเกิดการกัดเซาะที่รุนแรงมากขึ้น ทำให้โครงสร้าง Lobes เปลี่ยนแปลงไปจากการกัดเซาะ (3) ก่อนที่ปริมาณกระแสน้ำและตะกอนที่พัดมาจะเปลี่ยนแปลงไปอีกครั้งทำให้เกิดการสะสมตัวของตะกอนแบบรูปพัดที่วางตัว (Overlie) ทับถมหน่วยหิน Margin ที่เก่าแก่กว่า (4) ซึ่งกิจกรรมการกัดเซาะเหล่านี้ดำเนินต่อเนื่องเป็นระยะเวลาหลายล้านปีก่อนที่ดาวอังคารจะแห้งแล้งเหลือเพียงโครงสร้างที่ถูกกัดเซาะจากลมและฝุ่นตามกาลเวลาเท่านั้น ซึ่งปรากฏเห็นเป็นรูปร่างเหมือนในปัจจุบันผ่าน MRO
และสิ่งนี้ในเชิงธรณีและชีววิทยาหมายความว่า เนินตะกอนนี้มีการกัดเซาะแร่ธาตุและพัดพาสารอาหารมารวมกัน ทำให้แอ่ง Jezero เป็นสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมอย่างยิ่งที่เอื้อต่อชีวิตจะดำรงอยู่ในทะเลสาบแห่งนี้ การพบโครงสร้างวิวัฒนาการของเนินตะกอนที่ถูกฝังไว้อย่างดีใต้พื้นดิน ยิ่งเป็นสิ่งที่เพิ่มความหวังว่าเราอาจจะพบร่องรอยทางชีวภาพ (Biosignatures) หรือซากฟอสซิลของจุลินทรีย์โบราณใต้สถานที่แห่งนี้
แม้ข้อมูลที่เก็บกลับมาจากเรดาร์ของ RIMFAX จะให้ข้อมูลชั้นดินลึกลงไปได้เพียงแค่ 35 เมตรเท่านั้นและเหล่านักวิทยาศาสตร์ก็เชื่อว่าโครงสร้างของชั้นดินอย่างชั้นดิน Margin Unit น่าจะสามารถลึกลงไปจนสุดที่ 80-90 เมตร แต่ว่าข้อมูลที่ระดับความลึก 35 เมตรนี้ก็สร้างการค้นพบที่น่ามหัศจรรย์ที่สุดครั้งหนึ่งทางธรณีวิทยาของดาวอังคารได้เรียบร้อยแล้ว ข้อมูลเรดาร์ 2 มิติที่ได้จาก RIMFAX จะทำให้เราสามารถปะติดปะต่อเรื่องราวทางธรณีกับ Sample Return ร่วมกันได้ และทำให้ภาพของประวัติศาสตร์ดาวอังคารชัดเจนมากยิ่งขึ้น รวมไปถึงตำแหน่งการขุดเจาะของ Perseverance ในอนาคตว่าควรจะขุดเจาะที่ตำแหน่งไหนและระดับความลึกเท่าไหร่มากยิ่งข้นด้วย
และข้อมูลเรดาร์ชุดที่ Perseverance สร้างขึ้นมานี้ก็จะเป็นรากฐานสำคัญของภารกิจอื่น ๆ ที่กำลังจะเกิดขึ้นในอนาคต โดยเฉพาะ Exomars Rosalind Franklin ที่เป็นภารกิจหุ่นยนต์ Rover เจาะสำรวจหา Biosignature ที่เกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตในอดีตของดาวอังคารจากการขุดเจาะชั้นดินลงไปหลายเมตรเพื่อเก็บตัวอย่างมาวิเคราะห์ เพราะจากหลักฐานล่าสุดก็พบว่าชั้นดินหนาของดาวอังคารทำหน้าที่เป็นรักษาหลักฐานทางธรณีไว้ได้เป็นอย่างดี หากเราขุดลงไปในตำแหน่งที่ถูกต้อง อย่างชั้นหินตะกอนที่สะสมตัวจากแม่น้ำเมื่อหลายพันล้านปีก่อนเราอาจจะพบกับ Biosignature ที่เรากำลังตามหาอยู่ก็เป็นไปได้
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
