เงา อาจมีส่วนสำคัญในการเกิดน้ำบนผิวดวงจันทร์ มาดูการโต้แย้งของนักวิทยาศาสตร์ต่อกรณีนี้

เมื่ออ้างอิงจากสมมุติฐานและการสำรวจจากวงโคจรจากหลายชุดข้อมูลแล้ว นักวิทยาศาสตร์มั่นใจว่าเราสามารถพบเจอน้ำแข็งบนดวงจันทร์ได้ที่ขั้วของมัน ซึ่งภายในขั้วเป็นหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่ลึกมากจนแสงแดดจากดวงอาทิตย์ส่องไม่ถึงขนาดที่ว่าบางส่วนของหลุมลึกมาก และอาจไม่เคยโดนแสงแดดเลยแม้แต่นิดเดียว อุณหภูมิของในหลุมเหล่านี้จึงเย็นยะเยือกและเป็นพื้น ๆ ที่ที่เหมาะแก่การก่อตัวของน้ำแข็ง

อย่างไรก็ตาม ในปี 2020 ผลการวิเคราะห์ข้อมูลของ NASA จากการสำรวจโดยกล้องโทรทรรศน์ SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) ในเปเปอร์ Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA กลับพบหลักฐานว่ามีโมเลกุลน้ำในรูปของน้ำแข็งหรือของเหลวอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ด้านสว่าง (Sunlit) ซึ่งการค้นพบนี้ขัดแย้งกับสมมุติฐานและข้อสรุปของหลาย ๆ งานวิจัยอย่างมากถึงขนาดที่ว่ามีนักวิจัยเขียนเปเปอร์ออกมา Counter งานวิจัยฉบับนี้ของ NASA โดยเฉพาะเลย

อ่านบทความเกี่ยวกับการค้นพบน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ – สรุปละเอียด กรณีพบโมเลกุลน้ำ การค้นพบสำคัญก่อนการกลับสู่ดวงจันทร์ 2024

หอดูดาวลอยฟ้า SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) บนเครื่องบิน 747 – ที่มา NASA

ในความจริงแล้ว น้ำก็ไม่ควรจะอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ได้ เนื่องจากดวงจันทร์มีชั้นบรรยากาศบางมาก ๆ (เรียกว่าไม่มียังได้) นอกจากนี้มันยังไม่มีสนามแม่เหล็ก ทำให้รังสี ลมสุริยะ และความร้อนจากดวงอาทิตย์นั้นตกกระทบกับพื้นผิวของดวงจันทร์โดยตรง เป็นไปได้ยากมากที่วัตถุระเหยง่าย (Volatiles) อย่างน้ำจะสามารถอยู่รอดในสภาพแบบนั้นได้

ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของ Shockwave ที่กระทบเข้ากับ Magnetosphere ของโลกและถูกเบี่ยงออกไปด้านข้าง ในขณะที่ดวงจันทร์นั้นโดนเต็ม ๆ – ที่มา Q.Q. Shi, Shandong Univ.

แต่แล้วก็มีงานวิจัยใหม่ออกมา Counter งานวิจัยที่มา Counter งานวิจัยของ NASA อีกที (โลกแห่งวิชาการ ฮา) ซึ่งอธิบายว่าน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ด้านสว่างนั้นเป็นไปได้ และคำอธิบายมันก็เบสิคมาก ๆ ด้วยเช่นกัน

ทำไมนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าน้ำไม่สามารถอยู่บนพื้นผิวด้านสว่างของดวงจันทร์ได้

เนื่องจากเราไม่มีโรเวอร์สำรวจพื้นผิวดวงจันทร์ในขณะนี้ การสำรวจต่าง ๆ จึงต้องพึ่งยานสำรวจในวงโคจรไม่ก็การจำลองทางคอมพิวเตอร์ ซึ่งส่วนใหญ่จะพึ่งการจำลองทางคอมพิวเตอร์มากกว่า เพราะมันง่าย

ในการจำลองคอมพิวเตอร์หลาย ๆ โมเดลนั้น ส่วนใหญ่โมเดลดวงจันทร์จะถูกสคริปต์ให้เป็นก้อนดวงจันทร์ธรรมดาเรียบ ๆ ไม่มีเนิน ไม่มีหิน ไม่มีเหวอะไรทั้งนั้น ราบเรียบเหมือนกับลูกบอล พูดง่าย ๆ ก็คือการให้ว่าพื้นผิวของดวงจันทร์ในทุกตารางนิ้วนั้นมีความร้อนเพิ่มสูงขึ้นอย่างสม่ำเสมอในตอนกลางวัน ซึ่งถ้าจำลองแบบนี้ก็แน่นอนว่าพื้นผิวดวงจันทร์มันจะต้องร้อนทุกที่จนน้ำไม่สามารถควบแน่นได้

ภาพแสดงตำแหน่งของน้ำแข็งบริเวณขัวใต้ (ซ้าย) และขั้วเหนือ (ขวา) ของดวงจันทร์ที่ตรวจจับได้โดย Moon Mineralogy Mapper Instrument ของ NASA – ที่มา NASA

ส่วนการที่ SOFIA ตรวจพบโมเลกุลน้ำนั้นถูก Counter โดยสมมุติฐานที่ว่าน่าจะเป็นโมเลกุลน้ำที่ติดอยู่ภายในหินหรือเศษจากการชนของอุกกาบาต ซึ่งถ้าโมเลกุลน้ำอยู่ในหินพวกนี้ มันอาจไม่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรง ทำให้มันยังคงรูปโมเลกุลอยู่ได้ จึงถูกตรวจจับได้โดย SOFIA ในภายหลัง

Counter มา Counter กลับด้วยทฤษฎีใหม่

แต่เมื่ออ้างอิงจากงานวิจัย Implications of surface roughness in models of water desorption on the Moon กลับพบว่าสมมุติฐานนี้มีอยู่จุดหนึ่งที่ทำให้มัน Invalid ซึ่งก็คือการสังเกตการณ์ปริมาณน้ำบนพื้นผิวของดวงจันทร์ พบว่าน้ำจะลดลงก่อนช่วงบ่ายบนดวงจันทร์ (ซึ่งเป็นช่วงที่แดดแรงที่สุด) หลังจากนั้นมันจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง หมายความว่าน้ำมันหายไปแล้วกลับมาใหม่หรือก็คือมันเปลี่ยนที่นั่นเอง ซึ่งจะเกิดขึ้นกับโมเลกุลของน้ำในหินไม่ได้

ทีมนักวิจัยจึงลองแก้โมเดลการจำลองทางคอมพิวเตอร์ของพื้นผิวดวงจันทร์ใหม่ โดยใส่ปัจจัยด้านความขรุขระของพิ้นผิวลงไปด้วยซึ่งอ้างอิงจากภาพพื้นผิวของดวงจันทร์จากภารกิจ Apollo ระหว่างปี 1969 ถึง 1972 ซึ่งเต็มไปด้วยหลุมบ่อและเนินหิน ทำให้เกิดเงาขึ้นได้ในหลาย ๆ ที่แม้จะอยู่ในเวลาบ่าย ๆ ก็ตาม แต่ตาม Common Sense แล้ว เงาเหล่านี้ก็น่าจะเย็นพอที่จะทำให้เกิดการควบแน่นและแข็งตัวของน้ำได้อยู่ดี

โดยเฉพาะถ้าเป็นเงาบนโลก ซึ่งหลาย ๆ คนก็คงจะรู้ว่ามันไม่ต่างกับโดนแดดมากเท่าไหร่ ร้อนน้อยลงนิดหน่อย นั่นเป็นเพราะว่าเรามีอากาศที่ทำหน้าที่พาความร้อน (Heat Convection) และกระจายความร้อนออกให้เท่า ๆ กันนั่นเอง อุณหภูมิในร่มกับกลางแดดจึงไม่ต่างกันมากบนโลก

ภาพของพื้นผิวดวงจันทร์จากภารกิจ Apollo 17 ในปี 1972 แสดงให้เห็นความขรุขร่ะและเงาที่เกิดจากโขดหินจำนวนมาก – ที่มา NASA

แต่บนดวงจันทร์นั้นเป็นกรณีพิเศษ เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นพอ การพาความร้อนจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ การถ่ายโอนความร้อนที่มีประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียวในสภาวะสุญญากาศก็ คือ การแผ่รังสี (Radiation) ซึ่งการแผ่รังสีนี้เองที่ทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิในพื้นที่ที่โดนแสงและพื้นที่ที่ไม่โดนแสงอย่างรุนแรง

ภาพแสดงการถ่ายโอนความร้อนแบบพาความร้อน (Heat Convection) ซึ่งต้องใช้ตัวกลางเป็นของไหล (Fluid) – ที่มา Harroschmeling

ในพื้นที่ที่โดนแสง เนื่องจากไม่มีบรรยากาศมาดูดซับ พื้นผิวที่โดนแดดจึงรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ไปเต็ม ๆ และอาจร้อนมากถึง 120 องศาเซลเซียส ในขณะที่พื้นที่ที่เป็นเงาจากโขดหินหรืออะไรก็ตามซึ่งไม่โดนแดด (หมายความว่าก็ไม่โดนรังสีด้วย) ก็จะไม่มีปฏิกิริยาถ่ายโอนความร้อนใด ๆ (Heat Transfer) ที่มีประสิทธิภาพพอจะถ่ายความร้อนให้มันได้อย่างมีนัยสำคัญ มันจึงเย็นแบบสุดขีด ซึ่งอาจเย็นถึง 210 องศาเซลเซียส

ซึ่งโมเลกุลอาจควบแน่นและสะสมเป็นน้ำแข็งในพื้นที่ที่ไม่โดนแสงจากเงาเหล่านี้ได้ แต่เมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ขึ้นสูงขึ้นเรื่อย ๆ พื้นที่ที่เป็นเงาสุดท้ายก็จะค่อย ๆ โดนแดดจึงทำให้โมเลกุลน้ำในน้ำแข็งเหล่านี้ระเหยกลับชั้นบรรยากาศที่เบาบางมาก ๆ ของดวงจันทร์เรียกว่า Exosphere จากนั้นเมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปอีกฝั่ง ก็จะเกิดเงาขึ้นอีกฝั่งของหิน จึงทำให้น้ำกลับมาสะสมอีกครั้ง

ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์กับการระเหยของน้ำที่ควบแน่นและสะสมบริเวณเงาของโขดหิน – ที่มา NASA/JPL-Caltech

คำอธิบายเหล่านี้สามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่น้ำที่ตรวจจับได้ค่อย ๆ ลดลงจนถึงตอนบ่ายแล้วเพิ่มขึ้นอีกครั้งได้ และหนึ่งใน Scenario ที่สอดคล้องกับคำอธิบายนี้ก็คือการที่พื้นผิวดวงจันทร์นั้นมันมีโขดหินต่าง ๆ จำนวนมากซึ่งอาจทำให้เกิดเงาลักษณะนี้ได้นั่นเอง

ภาพเปรียบเทียบโมเดลของโมเลกุลน้ำแบบเก่าเปรียบเทียบกับแบบใหม่ – ที่มา NASA/JPL-Caltech

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์คำนึงถึงความไม่เรียบของดวงจันทร์ เพียงแต่งานวิจัยก่อนหน้านี้ไม่ได้คำนึงถึงผลกระทบจากความไม่เรียบเหล่านี้ต่อความสามารถในการควบแน่นของโมเลกุลน้ำบนพื้นผิวและแข็งตัวกลสายเป็นน้ำแข็ง

อย่างไรก็ตามถึงจะมีคำอธิบายที่ดีพอแล้ว ก็ยังต้องพิสูจน์กันต่อไปว่าทฤษฎีนี้ถูกจริง ๆ ด้วยการส่งอุปกรณ์อย่าง HOLMS (Heterodyne OH Lunar Miniaturized Spectrometer) ที่จะติดตั้งในโรเวอร์ขนาดเล็ก A-PUFFER (Autonomous Pop-Up Flat Folding Explorer Robot) ของ JPL เพื่อวัดค่าความเข้มข้นของสารอย่าง Hydroxyl (ที่ประกอบไปด้วย Hydrogen และ Oxygen หนึ่งในส่วนประกอบของน้ำ) ที่เป็นเหมือนญาติของน้ำ (H2O) ซึ่งเป็นหนึ่งใน Biological Indicator ของน้ำที่สามารถใช้บ่งบอกได้ว่ามีน้ำในชั้นบรรยากาศเยอะมากแค่ไหน

โรเวอร์ A-PUFFER (Autonomous Pop-Up Flat Folding Explorer Robot) ของ JPL – ที่มา NASA/JPL-Caltech

อย่างการวัดความเข้มข้นของ Hydroxyl ในชั้น Exosphere ของดวงจันทร์ก็จะช่วยให้เราสามารถประมาณค่าปริมาณของน้ำในชั้น Exosphere ของดวงจันทร์ได้นั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

NASA Study Highlights Importance of Surface Shadows in Moon Water Puzzle

Implications of surface roughness in models of water desorption on the Moon

NASA’s SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon

Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

Allow All
Manage Consent Preferences
  • Always Active

Save