"ข่าวใหญ่ด้านอวกาศ : นาซาพบหลักฐานว่ามี "น้ำ" อยู่บนดวงจันทร์"
หลังจากลุ้นกันว่า นาซ่าจะประกาศข่าวอะไรเมื่อคืน เกี่ยวกับการค้นพบครั้งใหม่ที่ "ดวงจันทร์" คำตอบที่เกินคาดก็คือ มีหลักฐานยืนยันอย่างเป็นทางการแล้วว่า บนดวงจันทร์ก็มี "น้ำ" อยู่เช่นกัน และจะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ในอนาคต
ระบบ โซเฟีย หรือ Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (หอดูดาวที่ชั้นบรรยากาศระดับสตราโตสเฟียร์ เพื่อดาราศาสตร์แสงอินฟราเรด SOFIA โซเฟีย) ได้ยืนยันเป็นครั้งแรกว่า เจอน้ำ จากพื้นผิวดวงจันทร์ด้านที่ถูกแสงแดดส่องกระทบ การค้นพบนี้แสดงว่าอาจจะมีน้ำกระจายอยู่ทั่วไป ไม่ใช่มีแต่เฉพาะตรงบริเวณที่เป็นเงามืดหนาวเย็น-ไม่ถูกแดดส่อง เท่านั้น
ระบบ SOFIA ซึ่งเป็นโครงการร่วมกันระหว่างนาซ่ากับศูนย์การบินอวกาศประเทศเยอรมนี ได้ตรวจพบโมเลกุลของน้ำที่เครเตอร์ (หลุมอุกกาบาต) เคลวิอุส Clavius Crater ซึ่งเป็นหนึ่งในเครเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดบนดวงจันทร์ที่มองเห็นจากโลก โดยอยู่ทางซีกล่างของดวงจันทร์
ก่อนหน้านี้ เคยมีการค้นพบโมเลกุลของธาตุไฮโดรเจนบ้างแล้ว แต่ไม่อาจจะแยกแยะได้ว่าเป็นน้ำ (H2O) หรือเป็นโมเลกุลของไฮดรอกซิล (hydroxyl, OH) กันแน่
แต่ข้อมูลจากการค้นพบนี้ระบุว่า ที่สมดังกล่าวมีน้ำอยู่ในความเข้มข้น 100 - 412 ส่วนในล้านส่วน เทียบเท่ากับมีน้ำขวด ประมาณ 355 มิลลิลิตร ฝังอยู่ในดินขนาด 1 ลูกบาศก์เมตร กระจายอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ ซึ่งผลการค้นพบเหล่านี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy
หรือถ้าจะเปรียบเทียบกันง่ายๆ ทะเลทรายซาฮาร่านั้นมีน้ำอยู่มากกว่าที่ SOFIA ตรวจพบจากดินของดวงจันทร์ประมาณ 100 เท่า แต่ถึงแม้จะมีน้อย การค้นพบครั้งนี้ได้นำไปสู่คำถามใหญ่ว่า มีน้ำเกิดขึ้นบนดวงจันทร์ได้อย่างไร และทำไมมันถึงยังคงอยู่บนพื้นผิวที่ไม่มีอากาศเช่นนั้น
น้ำ เป็นทรัพยากรอันมีค่ายิ่งยวดในอากาศ แล้วเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิต (ในรูปแบบที่เรารู้จัก) ถึงแม้ว่าเรายังไม่รู้ว่าจะสามารถนำน้ำที่ SOFIA ค้นพบนี้มาใช้ได้โดยง่ายหรือไม่ แต่ก็หวังว่ามันจะมีส่วนช่วยเหลือโครงการ Artemis อาร์ทีมิส ของนาซ่า ที่จะส่งนักบินอวกาศหญิงคนแรก และนักบินอวกาศชายคนต่อไป ไปลงยังดวงจันทร์อีกครั้งในปี ค.ศ. 2024 นี้ เพื่อเตรียมการในการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์บนดวงจันทร์อย่างยั่งยืนในช่วงปลายของทศวรรษนี้
ผลที่ได้จาก SOFIA นี้ เป็นการต่อยอดผลการศึกษาในอดีตถึงการค้นหาน้ำบนดวงจันทร์ เช่น เมื่อนักบินอวกาศของยานอพอลโล Apollo ได้กลับมาจากดวงจันทร์เมื่อปี 1969 นั้นเป็นที่เชื่อกันว่าดวงจันทร์แห้งสนิท ไม่มีน้ำอยู่เลย
แต่โครงการอื่นๆ ที่ไปโคจรหรือลงกระแทกบนดวงจันทร์ ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา เช่นโครงการ Lunar Crater Observation and Sensing Satellite ได้ยืนยันว่าพบน้ำแข็งที่อยู่อย่างถาวร ในหลุมเครเตอร์ซึ่งไม่ถูกแสงแดดส่อง แถวๆ ขั้วโลกของดวงจันทร์
หลังจากนั้น ยานอวกาศอื่นๆ เช่น โครงการแคสซินี่ Cassini และโครงการ Deep Impact ของนาซ่า รวมไปถึงโครงการ จันทรายาน-1 Chandrayaan-1 ขององค์การอวกาศประเทศอินเดีย ตลอดจนระบบกล้องโทรทัศน์แสงอินฟราเรด (Infrared Telescope Facility) บนภาคพื้นดินของนาซ่า ได้ศึกษาพื้นผิวบนดวงจันทร์และพบหลักฐานของโมเลกุลที่มีไฮโดรเจนในบริเวณที่มีแสงส่องกระทบมากกว่าที่ขั้วของดวงจันทร์ แต่โครงการเหล่านั้นยังไม่สามารถจะแยกแยะได้อย่างชัดเจนว่า มันอยู่ในรูปของ H2O หรือ OH กันแน่
ระบบ SOFIA ทำให้เรามีวิธีการใหม่ที่จะใช้ศึกษาดวงจันทร์ ด้วยการนำเอาเครื่องบินโบอิ้ง 747SP ที่ติดกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 106 นิ้ว (2.7 เมตร) ขึ้นบินที่ความสูง 45,000 ฟุต (13.716 กิโลเมตร) เพื่อให้สูงเกินกว่าไอน้ำถึง 99% ของชั้นบรรยากาศโลก เราจะได้เห็นภาพของอวกาศในช่วงแสงอินฟราเรดได้ดีขึ้น ซึ่งจากกล้องโทรทัศน์พิเศษ ที่ชื่อว่า Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope (FORCAST ฟอร์แคสต์) ระบบ SOFIA สามารถตรวจจับความยาวคลื่นที่จำเพาะต่อโมเลกุลของน้ำ คือ 6.1 ไมครอนได้ แล้วจึงทำให้สามารถค้นพบน้ำจากเครเตอร์เครเวียสได้ในที่สุด
คำถามที่ตามมาก็คือ ปกติแล้ว เมื่อไม่มีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่น น้ำที่อยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์สาดส่องก็ควรจะสลายหายไปเมื่อถูกแสงอาทิตย์สาดส่อง แล้วอะไรล่ะที่ทำให้มีน้ำเกิดขึ้นและถูกเก็บเอาไว้บนดวงจันทร์ได้
อาจเป็นไปได้ว่า พวกอุกกาบาตขนาดจิ๋ว (micrometeorite) จำนวนมากที่ตกลงสู่ผิวดวงจันทร์เหมือนห่าฝน ได้นำเอาน้ำปริมาณเล็กน้อยมาด้วย ทำให้เกิดการสะสมของน้ำบนพื้นผิวของดวงจันทร์หลังจากตกกระทบ
หรืออาจจะเกิดจาก 2 ขั้นตอน ที่กระแสลมสุริยะ (solar wind) จากดวงอาทิตย์ได้นำเอาไฮโดรเจนมาสู่พื้นผิวดวงจันทร์ แล้วเกิดปฏิกิริยาเคมีกับแร่ธาตุในดิน ที่มีออกซิเจนอยู่ เกิดเป็นโมเลกุลของไฮดรอดซิลเกิดขึ้น จากนั้นรังสีที่เกิดขึ้นจากห่าฝนของอุกกาบาตจิ๋วที่มาปะทะดวงจันทร์ อาจจะสามารถเปลี่ยนไฮดรอกซิลให้กลายเป็นน้ำได้
แล้วน้ำถูกกับเก็บอยู่บนนั้นได้อย่างไร ? น้ำอาจจะถูกกักเก็บอยู่ในโครงสร้างขนาดจิ๋วคล้ายเม็ดลูกปัดที่อยู่ในดิน ซึ่งเกิดขึ้นจากความร้อนสูงเมื่ออุกกาบาตจิ๋วตกกระทบดวงจันทร์ หรืออาจเป็นไปได้ว่าน้ำนั้นแทรกตัวอยู่ระหว่างเม็ดดินทรายบนดวงจันทร์ และถูกปกป้องเอาไว้จากแสงอาทิตย์ (ซึ่งถ้าเป็นแบบนี้ จะทำให้เอาน้ำออกมาใช้ได้ง่ายกว่ากรณีที่น้ำถูกจับอยู่ในโครงสร้างคล้ายลูกปัด)
จริงๆ แล้ว SOFIA ถูกออกแบบมาให้ใช้ในการศึกษาเทหวัตถุที่อยู่ไกลโพ้นและมีแสงน้อยมาก ดังเช่น หลุมดำ กระจุกดาว และกาแล็คซี่ โดยอาศัยดวงดาวต่างๆ เป็นเครื่องนำทาง ระบุตำแหน่งในการทำให้กล้องอยู่นิ่ง
แต่การนำมาศึกษาดวงจันทร์นั้น เป็นเรื่องที่ยากลำบาก เพราะมันอยู่ใกล้โลกและมีแสงสว่างมาก ทำให้ใช้ดวงดาวต่างๆ เป็นเครื่องบอกตำแหน่งไม่ได้ง่ายๆ จึงนำไปสู่การทดลองหาวิธีบินศึกษาดวงจันทร์เป็นครั้งแรก ในเดือนสิงหาคม ปี 2018 แต่ผลที่ได้ออกมานี้ (ที่ค้นพบน้ำ) เกินกว่าที่คาดไปมหาศาลมากนัก
ในเที่ยวบินรอบต่อๆ ไปของ SOFIA จะพยายามค้นหาน้ำบนผิวดวงจันทร์บริเวณอื่นๆ และในช่วงเวลาข้างขึ้นข้างแรมอื่นๆ เพื่อศึกษาเพิ่มว่า น้ำถูกสร้างขึ้น เก็บไว้ และเคลื่อนที่ไปบนดวงจันทร์ได้อย่างไร ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะถูกนำไปรวมกับโครงการศึกษาดวงจันทร์อื่นๆ ในอนาคต เช่น ยานโรเวอร์ Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER ไวเปอร์) เพื่อสร้างแผนภูมิทรัพยากรน้ำบนดวงจันทร์ ขึ้นเป็นครั้งแรก สำหรับการสำรวจอวกาศของมนุษย์ในอนาคต
ในวารสาร Nature Astronomy ฉบับเดียวกันนี้ ยังมีการตีพิมพ์บทความวิจัยที่ใช้แบบจำลองต่างๆ ทางทฤษฎี และข้อมูลจากยาน Lunar Reconnaissance Orbiter ของนาซ่า มาระบุว่ามีน้ำถูกกักเก็บเอาไว้ภายในเงามืดเล็กๆ ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำระดับเยือกแข็ง กระจายอยู่ทั่วดวงจันทร์ มากกว่าที่เคยคาดกันไว้
การค้นพบน้ำบนดวงจันทร์นี้มีความสำคัญมาก เพราะเป็นที่ทราบดีว่า น้ำเป็นทรัพยากรที่มีคุณค่ามาก ถ้าเราสามารถนำน้ำบนดวงจันทร์มาใช้ได้ ก็แปลว่าในการไปสำรวจดวงจันทร์ครั้งต่อๆ ไป เราก็จะจำเป็นต้องขนน้ำไปจากโลกด้วย ในปริมาณที่น้อยลง แล้วทำให้เราสามารถขนอุปกรณ์ไปศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์ได้มากขึ้น
ดูคลิปวีดีโอประกอบการค้นพบ ได้ที่ https://go.nasa.gov/2TnDWSd
ภาพและข้อมูลจาก https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-sofia-discovers-water-on-sunlit-surface-of-moon/
