ภารกิจการค้นหาและทำความเข้าใจร่องรอยของน้ำ และพฤติกรรมของของไหลอันเป็นที่ต้องการของชีวิตบนดาวเคราะห์สีแดงที่ตายแล้วอย่างดาวอังคารยังคงดำเนินต่อไป หลังจากเรื่องราวที่เคยนำเสนอไว้ในบทความ มหาสมุทรที่เคยอยู่บนดาวอังคารหายไปไหน ล่าสุด ยาน Trace Gas Orbiter ในภารกิจ ExoMars ซึ่งนำทีมโดย European Space Agency (ESA) และ Roskosmos ก็ได้ออกมาประกาศว่า พวกเขาสามารถใช้อุปกรณ์ Fine-Resolution Epithermal Neutron Detector หรือ FREND ตรวจจับน้ำที่ซ่อนอยู่ใต้ผิวของดาวอังคารในบริเวณที่ชื่อว่า Velles Marineris ได้
การค้นพบดังกล่าวได้ถูกตีพิมพ์ลงใน Paper ที่มีชื่อว่า The evidence for unusually high hydrogen abundances in the central part of Valles Marineris on Mars โดยเป็นการตีพิมพ์ร่วมระหว่างทีมจากยุโรปในฝั่ง ESA และ Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences ในรัสเซีย
ต้องเล่าให้ฟังก่อนว่าสาเหตุที่ปกติเราจะไม่มีทางค้นพบน้ำที่เป็นของเหลวเหลว ๆ บนดาวอังคารก็เพราะว่าบรรยากาศและอุณหภูมิของดาวอังคาร จะไม่อนุญาตให้เกิดน้ำเป็นของเหลวบนพื้นผิวได้ เนื่องจากความดันของตัวดาวนั้นไม่ถึง 1% ของโลกด้วยซ้ำ ทำให้จุดเดือดน้ำอยู่ที่อุณหภูมิติดลบ – 4.6 องศาเซลเซียส จะทำให้น้ำระเหยขึ้นไปในอากาศทันที หรือไม่ก็กลายเป็นน้ำแข็งเนื่องจากอุณหภูมิที่หนาวเย็นของของดาวอังคาร
ดังนั้นการค้นพบน้ำบนดาวอังคารไม่ใช่เรื่องแปลกมากนัก ในอดีตก็มีการค้นพบแนวนี้ออกมาเรื่อย ๆ Paper ที่โด่งดังที่สุดน่าจะเป็นเรื่อง Multiple subglacial water bodies below the south pole of Mars unveiled by new MARSIS data ที่ออกมาในปี 2020 พูดถึงการค้นพบแหล่งน้ำใต้ผิวของดาวอังคารจำนวนมาก ในบริเวณขั้วใต้ของดาว ซึ่งที่บอกว่าเป็นขั้วใต้นั้นก็หมายความว่าอุณหภูมิของมันจะต้องเย็นกว่าที่อื่น ซึ่งก็ต้องบอกอีกว่าดาวอังคารนั้นมีบรรยากาศที่เบาบาง ฤดูกาล กลางวันกลางคืน และบริเวณที่โดนแสงอาทิตย์มากน้อยบนดาวอังคารจึงส่งผลทำให้เกิดความต่างของอุณหภูมิค่อนข้างเยอะ ซึ่งบริเวณขั้วใต้หรือขั้วเหนือของดาวก็จะมีอุณหภูมิที่หนาวเย็นกว่า โดยเราเคยพูดถึงเรื่องนี้ไว้ในบทความ สรุปเราจะค้นพบน้ำเหลว ๆ บนดาวอังคารได้จริง ๆ ซะทีหรือยัง
Velles Marineris
แต่การค้นพบรอบนี้ในบริเวณที่ชื่อว่า Candor Chasma ใน Velles Marineris นั้น นับว่าสร้างความประหลาดใจให้กับนักวิทยาศาสตร์พอสมควร เนื่องจากถ้าดูจากแผนที่แล้ว Velles Marineris เป็นช่วงที่อยู่ในบริเวณเขตร้อนของดาว หรือใกล้เส้นศูนย์สูตร ทำให้ความน่าตื่นเต้นของการค้นพบครั้งนี้มีสองประเด็นด้วยกัน
ประเด็นแรกก็คือ เป็นการค้นพบน้ำในบริเวณใกล้กับเส้นศูนย์สูตรเป็นอะไรที่ยาก เพราะบริเวณเส้นศูนย์สูตรนั้นจะมีอุณหภูมิสูงกว่าปกติ โดย TGO นั้นค้นพบว่าในบริเวณดังกล่าว 40% ใต้พื้นผิวดูเหมือนว่าจะเป็นน้ำ ซึ่งนับว่าเยอะอยู่ โดยพวกเขาบอกว่ามันคือสิ่งที่ “Uncommon for equatorial region” หรือไม่ปกติสำหรับบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร แถมยังเป็นบริเวณที่ได้ชื่อว่าเป็นเหมือน Grand Canyon ของดาวอังคาร คือมีลักษณะเป็นหุบเขาที่มีความซับซ้อนน่าสนใจ (ซึ่งเราก็คงต้องมาวิเคราะห์กันต่อว่าทำไมภูมิประเทศหน้าตาแบบนี้ถึงอนุญาตให้มีแหล่งน้ำใหญ่ขนาดนี้ได้) และนั่นก็นำมาสู่ประเด็นที่สองว่าพวกเขาตรวจจับน้ำในภูมิประเทศที่ซับซ้อนแบบนี้ได้อย่างไร
ประเด็นที่สองก็คือยาน TGO มีอุปกรณ์ที่ทันสมัยกว่ายานสำรวจในอดีต ทำให้เราสามารถค้นพบน้ำที่ซ่อนอยู่ภายใต้พื้นผิวของดาวได้อย่างแม่นยำกว่า ซึ่งอุปกรณ์ที่ว่าก็คือ FREND นี่แหละ หลักการทำงานของ FREND ที่ช่วยสร้างการค้นพบที่ละเอียดขึ้นนี้นั้นใช้หลักการของการทำ Neutron emission mapping ซึ่งการทำงานของมันก็ตามชื่อ ก็คือตรวจจับอนุภาคนิวตรอน
การทำ Collimated Neutron
นิวตรอนเป็นอนุภาคที่ประกอบสร้างอะตอม มันเป็นกลางทางไฟฟ้า และเดินทางเป็นเส้นตรงเนื่องจากไม่สามารถถูกเบี่ยงเบนด้วยสนามไฟฟ้าได้ องศาการเดินทางของมันจึงบอกอะไรหลาย ๆ อย่างกับเรา รวมถึงความเข้มข้นของปริมาณอนุภาค (ซึ่งเราวัดด้วยหน่วยพลังงาน eV หรือ electron volt) ก็ทำให้เราแปรความอะไรได้หลาย ๆ อย่าง โดยเราจะต้องอาศัยการมีอยู่ของ Cosmic Ray (อนุภาคพลังงานสูงจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ ในอวกาศ) ที่มาพุ่งใส่บรรยากาศของดาวอังคาร โดยวิธีคิดจะอยู่ที่ว่า ถ้าบริเวณที่เปียก (มีน้ำ หรือเอาแบบตรง ๆ เลยก็คือมี Hydrogen อยู่เยอะ) เราจะตรวจวัดค่าพลังงานของ Neutron ที่วิ่งออกมาได้มากกว่า ในทางกลับกันถ้าบริเวณที่แห้ง (ไม่ค่อยมีน้ำ) เราจะวัดค่าพลังงานของ Neutron ได้น้อยกว่า
อุปกรณ์แนว ๆ นี้ไม่ได้ใหม่มากนัก มันเคยถูกติดตั้งลงบนยานอวกาศอย่าง 2001 Mars Odyssey ที่เดินทางไปสำรวจดาวอังคารในปี 2001 หรือยาน Lunar Reconnaissance Orbiter ที่สำรวจดวงจันทร์มาแล้ว โดยตัวที่ไปดาวอังคารชื่อ HEND และตัวที่ไปดวงจันทร์ชื่อ LEND (ไม่ต้องไปจำหรอก เอาเป็นว่า Neutron Detector แล้วกัน) แต่ FREND มีความละเอียดสูงกว่า ทีมวิจัยบอกว่ามันเป็น spatial resolution เลย ด้วยการใช้เทคนิคการตรวจจับอนุภาคแบบ collimated โดยวัดพลังงานที่ประมาณ 0.4 eV – 10 MeV (นับว่า sensitive มาก ใช้ได้ ดี ซื้อ)
ซึ่งหลักการทำงานเต็ม ๆ ของ FREND สามารถไปอ่านได้ใน Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) Onboard the ExoMars Trace Gas Orbiter
ซึ่งค่าที่วัดได้จะถูกแปรผลออกมาเป็นเสกล Derived Water Content (WEH) ซึ่งเป็นเสกลที่ใช้วัดว่ามีความเป็นไปได้ของความชุ่มชื้นอันประกอบจาก Hydrogen (ธาตุองค์ประกอบของน้ำ) มากแค่ไหน ซึ่งบริเวณ Candor Chasma ใน Velles Marineris ก็ได้รับไปเต็ม ๆ พีค ๆ อยู่ที่ 40.3 WTH (40%) เลยทีเดียว ในภาพด้านล่าง
ดังนั้นสิ่งที่เราน่าจะต้องดีใจก็คือด้วยเทคนิคเก่า แต่อุปกรณ์ใหม่ที่ทันสมัยขึ้นนี้ช่วยให้เราสามารถมองเห็นทะลุใต้ดินของดาวอังคารเพื่อช่วยตามหาน้ำได้อย่างแม่นยำขึ้น และอีกอย่างก็คือเราน่าจะต้องทำความเข้าใจใหม่ว่า เราจะบอกว่าน้ำจะเจอที่บริเวณเขตหนาวเย็นบนดาวอังคารอย่างเดียวอาจจะไม่ถูก เพราะเขตร้อนบริเวณเส้นศูนย์สูตรก็สามารถเจอน้ำได้เช่นกัน แถมปริมาณเยอะด้วย
Valles Marineris นั้นนับว่าเป็น “หุบเขาที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ” ที่พาดผ่านบริเวณศูนย์สูตรของดาว การค้นพบน้ำในบริเวณนี้นอกจากจะทำให้เราค้นพบว่าใต้ผิวดาวอังคารชุ่มชื้นกว่าที่คิด ก็ยังทำให้เราใจชื้นขึ้นอีกนิดนึงว่าเราไม่ต้องเดินทางไปไกลถึงขั้วดาวอังคารเพื่อขุดหาแหล่งน้ำแล้ว แต่ใต้หุบเขายักษ์นี้ก็มีน้ำเยอะมาก ๆ รอคอยเราอยู่
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
