สรุปความรู้ธรณีวิทยาดาวอังคารจากยาน InSight หลังลงจอดได้สองปี

ยานสำรวจ Lander ทางด้านธรณีวิทยาของ NASA InSight ลงจอดบนดาวอังคารเมื่อวันที่ 26 พฤศจิกยน 2018 มีจุดประสงค์เพื่อสำรวจธรณีสันธานและภายในของดาวอังคาร สามารถอ่านบทความเกี่ยวกับยาน InSight ได้ที่นี่ InSight ยานอวกาศนักธรณีวิทยาแห่งดาวอังคาร สรุปทุกข้อมูล ปัจจุบัน InSight ตรวจจับการสั่นไหวบนดาวอังคารได้กว่า 480 ครั้ง และได้เก็บข้อมูลทางด้านภูมิอากาศของดาวอังคารมากกว่าที่ยานสำรวจอื่น ๆ ที่ลงจอดบนดาวอังคารเคยเก็บมา อีกทั้งโพรบสำรวจ HP³ ก็เริ่มเจาะดินบนดาวอังคารเข้าแล้วเช่นกัน

ในบทความนี้เราจะมาสรุป 3 สิ่งหลัก ๆ ของดาวอังคารที่เราเรียนรู้จากยาน InSight

ธรณีแปรสันธานที่แทบไม่เกิดขึ้น (หรือเกิดขึ้นแต่ตรวจจับไม่ได้)

ธรณีแปรสันธาน (Plate tectonics) หรือการเคลื่อนไหวของแผ่นเปลือกดาวอังคารซึ่งจะทำให้เกิดแผ่นดินไหว คล้ายกับบนโลกที่เกิดการแปรธรณีสันธานตลอดเวลา โดย InSight ใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Seismometer เรียกว่า Seismic Experiment for Intere Structure (SEIS) พัฒนาโดย French Space Agency และ Centre National d’Études Spatiales (CNES) ซึ่งไหวต่อการสั่นสะเทือนระดับที่สามารถตรวจจับการสั่นไหวที่ระยะไกลมาก ๆ ได้

อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ที่ทำมาดิบดีก็ไม่สามารถตรวจการเกิดแผ่นดินไหวบนดาวอังคารได้เลยแม้แต่ครั้งเดียว เงียบกริบ ไม่เกิดการสั่นไหวจากการแปรสันธานเลย มีการตรวจจับการสั่นไหวเล็กน้อยที่ SOL 105 (วันที่ 105 บนดาวอังคาร) หรือวันที่ 14 มีนาคม 2019 แต่ไม่ทราบแหล่งที่มา (อาจเกิดจากลม) จนกระทั่ง SOL 128 หรือวันที่ 6 เมษายน 2019 บนโลก InSight ตรวจจับการสั่นไหวจากพื้นดินที่คาดว่าเป็นแผ่นดินไหวบนดาวอังคารจริง ๆ เพราะว่ารูปแบบการสั่นสะเทือนคล้ายกับที่ตรวจจับได้จาก Seismometers บนดวงจันทร์ที่ภารกิจ Apollo ระหว่างปี 1969 ถึงปี 1977 นำไปติดไว้

นอกจากนี้ยังมีการสั่นสะเทือนตามมาเป็นระยะที่ SOL 132 และ SOL 133 ตรวจจับได้เซนเซอร์ Wide Band ของ SEIS แต่ 2 รอบนี้เบากว่าที่เกิดขึ้นเมื่อ SOL 128 และไม่มีแหล่งที่มาชัดเจน

อย่างไรก็ตามแผ่นดินไหวบนดาวอังคารไม่เคยรุนแรงกว่า 3.7 แมกนิจูดเลย ซึ่งการไม่มีแผ่นดินไหวบนดาวอังคารอันไหนที่แรงกว่า 4 แมกนิจูดเลยบ่งบอกว่าดาวอังคารนั้นเงียบกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยคาดการณ์ว่าหรืออาจเป็นเพราะว่า InSight แจ็คพ็อตลงจอดตรงที่มันไม่ค่อยจะเกิดแผ่นดินไหว ซึ่งตรงนี้ยังต้องมีการส่งยานไปสำรวจอยู่เรื่อย ๆ เพราะว่าอุปกรณ์ SEIS ของ InSight นั้นวัดได้แค่จากบนพื้นผิวเท่านั้น จึงอาจทำให้เกิดการคาดเคลื่อนนั่นเอง

ลมเป็นเหตุ

การตรวจจับการสั่นไหวบนดาวอังคารนั้นมีความถี่ที่ผิดปกติกล่าวคือตั้งแต่ลงจอดบนดาวอังคารมันไม่พบการสั่นไหวเลยแม้แต่น้อยจนกระทั่ง SOL 128 ที่มีการสั่นไหวอย่างเห็นได้ชัด จากนั้นความถี่ของการตรวจจับก็เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ โดยสถิติปัจจุบันคือ 480 การสั่นไหวจากนั้นการสั่นไหวก็หยุดไปดื้อ ๆ ในเดือนกรกฎาคม 2020 โดย InSight พบการสั่นไหวล่าสุดเพียง 5 ครั้งเมื่อเดือน กันยายน 2020 และไม่พบการสั่นไหวเพิ่มเติ่มอีกเลย

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการหยุดของการสั่นไหวที่เรียกว่า Seismically blank periods อาจเกิดจาก “ลม” บนดาวอังคารมีฤดูที่เรียกกันว่าฤดูลมซึ่งเป็นฤดูที่มีลมรุนแรงกว่าปกติมาก ๆ และอาจทำให้เกิดพายุฝุ่นได้ โดยดาวอังคารจะเข้าสู่ช่วงฤดูลมในเดือนกรกฎาคมของทุกปี ซึ่งลมที่รุนแรงนั้นอาจมีผลต่อความไวต่อการสั่นสะเทือนของ SEIS ที่แม้ว่ามันจะมีโดมกันลมและแผ่นป้องกันความร้อนอย่างดีก็ไม่สามารถกันได้ทั้งหมด และอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของดินบริเวณ SEIS ทำให้ SEIS มีความไวต่อการสั่นสะเทือนน้อยลงผิดปกติจากการทำ Noise Cancellation เพื่อลดสัญญาณรบกวนจนทำให้การสั่นสะเทือนจริง ๆ อาจถูก ลม และ Noise Cancellation กลบไป ซึ่งทฤษฎีนี้สนับสนุนการที่ช่วง InSight ลงจอดใหม่ ๆ ในเดือนพฤศจิกายน 2018 ที่เป็นช่วงที่ยังมีพายุฝุ่นและลมรุนแรงอยู่นั่นเอง

คลื่นสั่นสะเทือนพื้นผิวที่หายไป

คลื่นสั่นสะเทือนพื้นผิว (Surface wave) หรือที่รู้จักกันในชื่อ Rayleigh wave และ Love wave เป็นอีกหนึ่งคลื่นนอกเหนือจากคลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิ (Primary wave: P-wave และ Secondary wave: S-wave) ซึ่งเป็นคลื่น 2 สองชุดที่จะเกิดเมื่อเกิดแผ่นดินไหวโดยคลื่น P-wave ซึ่งเดินทางเร็วกว่าแต่มี Amplitude น้อยกว่า (เบากว่า) จะเดินทางมาถึง Seismometer ก่อนคลื่น S-wave ที่เดินทางช้ากว่าแต่ Amplitude สูงกว่า (รุนแรงกว่า) อีกคลื่นหนึ่งก็คือคลื่น Surface wave ซึ่งเป็นคลื่นที่รุนแรงที่สุด เมื่อมันเดินทางมาถึงพื้นผิวของเปลือกดาวมันก็จะเคลื่อนที่ไปตามแนวเปลือกดาว (คล้ายกับคลื่นทะเล) ซึ่งบนโลกมีคลื่นที่ว่านี้

แต่ดาวอังคารไม่มี ดาวอังคารเกิดการสั่นสะเทือนที่ตรวจจับได้โดย InSight เป็นร้อย ๆ ครั้งแต่ไม่มีครั้งไหนเลยที่ SEIS ตรวจจับ Surface waves ได้ ที่น่าแปลกก็คือบนดวงจันทร์ก็ไม่มี Surface waves เช่นกัน แต่มันอธิบายได้เพราะว่าเปลือกส่วนบนสุดของดาวอังคารนั้นมีรอยร้าวจำนวนมากเรียกได้ว่าเป็นเศษผงเหมือนดินดวงจันทร์เลย ทำให้มันมีคุณสมบัติสะท้อนคลื่นกลับลงไปใต้พื้นผิวจนมันสลายไปทำให้ Seismometer ไม่สามารถตรวจจับได้ แต่บนดาวอังคารการที่ไม่มี Surface waves นั้นหมายถึงแผ่นเปลือกดาวอังคารส่วนบนหนาประมาณ 10 กิโลเมตรก็จะต้องแตกร้าวพอสมควร หมายความว่าแผ่นดินไหวบนดางอังคารไม่ได้มาจาก 10 กิโลเมตรนี้เหมือนโลกแน่ (แผ่นดินไหวมีความลึกบนโลกอยู่ระหว่าง 0 กิโลเมตร ถึง 70 กิโลเมตร) แต่ต้องมาจากความลึกที่ลึกกว่านี้

หมายความว่าที่ไม่เคยตรวจจับแผ่นดินไหวแรงกว่า 4 แมกนิดจูดนั้นอาจถูกต้องแล้วเพราะแผ่นดินไหว ยิ่งลึกยิ่งเบาเมื่อวัดจากพื้นผิว เพราะว่าระหว่างที่คลื่นสั่นสะเทือนเดินทางมันจะสูญเสียพลังงานไประหว่างทางด้วยนั่นเอง

สามาถอ่านบทความเจาะลึกเพิ่มเติ่มเกี่ยวกับเทคโนโลยีการตรวจจับแผ่นดินไหวได้ที่นี่

เจาะลึก InSAR เทคโนโลยีการเตือนแผ่นดินไหวจากอวกาศ

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

3 Things We’ve Learned From NASA’s Mars InSight

NASA’s InSight Detects First Likely ‘Quake’ on Mars