เมื่อ 3,600 ล้านปีก่อน ดาวอังคารเต็มไปด้วย ‘น้ำ’

น้ำบนดาวอังคารในปัจจุบันที่มีอยู่แทบทั้งหมดเป็นน้ำแข็ง แม้จะยังมีไอน้ำปริมาณเล็กน้อยอยู่ในบรรยากาศและบางครั้งเป็นน้ำเกลือ ในรูปของเหลวปริมาตรต่ำ ในดินดาวอังคารตื้น ๆ และวันนี้พวกเรา eduHUB จะพาเพื่อนๆย้อนกลับไปเมื่อ 3,600 ล้านปีก่อน ตอนที่ดาวอังคารนั้นเต็มไปด้วยน้ำ

น้ำในรูปของเหลวอาจเกิดขึ้นชั่วคราวบนพื้นผิวของดาวอังคารในปัจจุบัน แต่เฉพาะในบางภาวะ ไม่มีแหล่งน้ำในรูปของเหลวขนาดใหญ่ถาวรเพราะความดันบรรยากาศที่พื้นผิวโดยเฉลี่ยมีเพียง 0.087 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว หรือประมาณ 0.6% ของความดันระดับน้ำทะเลโดยเฉลี่ยของโลก และอุณหภูมิเฉลี่ยของดาวต่ำมากเกินไป ทำให้น้ำระเหิดหรือเป็นน้ำแข็งอย่างรวดเร็ว ก่อนประมาณ 3.6 พันล้านปีก่อน

ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ physics-astronomy.org

ดาวอังคารอาจมีบรรยากาศหนาแน่นและมีอุณหภูมิพื้นผิวสูงกว่านี้ ทำให้มีน้ำในรูปของเหลวบนพื้นผิวปริมาณมากเป็นไปได้ว่าอาจมีมหาสมุทรขนาดใหญ่ ซึ่งอาจจะปกคลุมหนึ่งในสามของดาวก็เป็นได้ และยังพบอีกว่าน้ำไหลอยู่ใต้พื้นผิวเป็นระยะสั้น ๆ หลายช่วงในประวัติศาสตร์สมัยหลัง ๆ ของดาวอังคาร วันที่ 9 ธันวาคม 2556 นาซารายงานว่า ได้หลักฐานจากโรเวอร์ คิวริออสซิตี ที่กำลังศึกษาอีโอลิสปาลัส (Aeolis Palus) แอ่งเกลมีทะเลสาบน้ำจืดโบราณซึ่งสามารถเป็นสิ่งแวดล้อมที่จุลินทรีย์อาศัยอยู่ได้

หลักฐานนี้ชี้ให้เห็นว่ามีน้ำจำนวนมากบนดาวอังคารและมีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์ธรณีวิทยาของดาวอังคาร ปริมาณน้ำบนดาวอังคารในปัจจุบันประเมินได้จากภาพถ่ายจากยานอวกาศ เทคนิคการรับรู้ระยะไกล  และการสืบค้นพื้นผิวจากส่วนลงจอดและโรเวอร์ หลักฐานน้ำในอดีตทางธรณีวิทยามีทั้งช่องระบายขนาดมหึมาที่เกิดจากการกัดเซาะของน้ำท่วม เครือข่ายหุบแม่น้ำโบราณ ดินดอนสามเหลี่ยมและก้นทะเลสาบ และการตรวจจับหินและแร่ธาตุบนพื้นผิวซึ่งก่อขึ้นได้เฉพาะในน้ำในรูปของเหลว ลักษณะธรณีสัณฐานจำนวนมากเสนอว่ามีน้ำแข็งพื้นดิน คือ ชั้นดินเยือกแข็งคงตัว และการเคลื่อนไหวของน้ำแข็งในธารน้ำแข็ง ทั้งในอดีตและในปัจจุบัน 

ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ stagramer.com

แม้ว่าพื้นผิวดาวอังคารจะเปียกเป็นบางช่วงและจุลินทรีย์อาจอาศัยอยู่ได้เมื่อหลายพันล้านปีก่อน แต่สิ่งแวดล้อมปัจจุบันที่พื้นผิวแห้งและอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เป็นไปได้ว่าเป็นอุปสรรคที่ไม่อาจเอาชนะสำหรับสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ ดาวอังคารไม่มีบรรยากาศที่หนา และสนามแม่เหล็ก ทำให้รังสีจากดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิกถึงพื้นผิวของดาวได้โดยตรง ที่ตั้งที่มีโอกาสดีที่สุดในการค้นพบสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารอาจจะเป็นในสิ่งแวดล้อมใต้พื้นผิว

วันที่ 22 พฤศจิกายน 2016 นาซารายงานการค้นพบน้ำแข็งใต้ดินปริมาณมากบนดาวอังคาร ซึ่งมีปริมาตรเทียบเท่ากับปริมาตรน้ำในทะเลสาบสุพีเรีย และในเดือนกรกฎาคม 2018 นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีรายงานการค้นพบทะเลสาบใต้ธารน้ำแข็งบนดาวอังคาร อยู่ใต้พื้นน้ำแข็งขั้วดาวใต้ และขยายไปด้านข้างประมาณ 20 กิโลเมตร เป็นแหล่งน้ำเสถียรแห่งแรกบนดาว

ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ phys.org

ทีมนักวิจัยด้านดาราศาสตร์ นำโดยรองศาสตราจารย์เอ็ดวิน ไดท์ นักวิชาการด้าน วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ประจำมหาวิทยาลัยชิคาโก สหรัฐอเมริกา เชื่อว่ากระบวนการ “มีเทนเบิร์สท์” หรือการกระจายตัวครั้งใหญ่ของมีเทนคือสาเหตุที่ทำให้พื้นผิวดาวอังคารในอดีตอบอุ่นกว่าและเต็มไปด้วยน้ำเป็นระยะเวลานานแทนที่จะแห้งแล้งยิ่งกว่าทะเลทรายเหมือนทุกวันนี้

ยิ่งนับวันเรายิ่งได้หลักฐานที่เป็นคุณลักษณะทางธรณีวิทยาและร่องรอยของการเคยมีทะเลสาบ แม่น้ำและธารน้ำที่ไหลไปตามธรรมชาติบนพื้นผิวดาวอังคารมากขึ้นเรื่อยๆ ทั้งจากการสำรวจจากวงโคจรและจากยาน โรเวอร์สำหรับการสำรวจพื้นผิวดาวอังคารหลายลำขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (นาซา) ของสหรัฐอเมริกา แต่ก็ยังไม่สามารถไขปริศนาลึกลับสำคัญที่สุดของดาวอังคารได้ นั่นคือ ทำไมดาวอังคารถึงแห้งแล้งมากขนาดนี้ในทุกวันนี้ ทั้งๆ ที่เคยมีน้ำมหาศาลในอดีต

ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ medium.com

ผลงานวิจัยของทีมภายใต้การนำของรองศาสตราจารย์ไดก์ ที่ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารเจอรนัล เนเจอร์ จีโอไซนซ์ เสนอแนวคิดที่ว่าทะเลสาบและแม่น้ำลำธารบนดาวอังคารน่าจะดำรงค์อยู่ได้เป็นช่วงระยะเวลายาวนานนับหมื่นนับแสนปีเริ่มต้นเมื่อราว 3,600 ล้านปีก่อนหน้านี้ แต่จากการที่ผิวดินดาวอังคารในเวลานี้แสดงถึงร่องรอยเหล่านั้นน้อยมาก ทำให้เห็นว่าปรากฎการณ์มีมวลน้ำจำนวนมากบนพื้นผิวดาวอังคารนั้นเกิดขึ้นเพียงช่วงเวลาหนึ่ง โดยที่ห้วงเวลาส่วนใหญ่ในประวัติศาสตร์ มีบรรยากาศเย็นจัด แห้งแล้งยาวนาน และตัวการที่สามารถก่อให้เกิดบรรยากาศที่เหมาะสมต่อการมีทะเลสาบหรือแม่น้ำบนดาวอังคารคือ กระบวนการระเบิดของมีเทนนั่นเอง

“มีเทนเบิร์สท์” นั้นเชื่อมโยงอยู่กับการเอียงของแกนดาวอังคาร ซึ่งไม่มีความเสถียรเหมือนการเอียงของแกนโลกที่มีแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ช่วยให้เอียง ทำมุมเดิมอยู่ได้ตลอดเวลา แต่ดาวอังคารมีดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กเท่ากับดาวเคราะห์น้อยเพียง 2 ดวง ทำให้แกนดาวอังคารสวิงไปมาทุกๆสหัสวรรษ หรือ 1,000 ปี

ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ nbcnews.com

โดยทุกครั้งที่เกิดการเคลื่อนย้ายของแกนดังกล่าวนั้นจะส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิบริเวณพื้นผิวดาวอังคารและก่อให้เกิดการสะสมของน้ำแข็งขึ้นในมวลน้ำแข็งมหาศาลเหล่านี้มีโมเลกุลของก๊าซมีเทนเก็บกักอยู่เป็นจำนวนมาก เรียกว่า “แคลเทรต” (ผลึกคริสตอลของสารหนึ่งที่เก็บกักโมเลกุลของสารอีกชนิดหนึ่งอยู่ภายใน) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นน้ำแข็งก็หดตัวลง แคลเกรตเริ่มไม่เสถียรและในที่สุดก็ปลดปล่อยมีเทนจำนวนมากออกมาในคราวเดียวกัน

ทีมวิจัยคำนวณว่ากระบวนการดังกล่าวนี้ สามารถปลดปล่อยมีเทนออกสู่บรรยากาศของดาวอังคารได้ถึง 200 ล้านล้านตัน ในช่วงเวลาสั้นๆ คือ ราว 1,000 ปี หรือน้อยกว่านั้นก๊าซมีเทนมหาศาลทำให้บรรยากาศของดาวอังคารหนาและหนักขึ้น กักความร้อนไว้ใกล้พื้นผิว ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้นประมาณ 5-10 องศาเชลเชียส ตามการคำนวณของทีมวิจัยเพียงพอที่จะทำให้เกิดมวลน้ำในลักษณะของเหลวมหาศาลบนพื้นผิวดาว จนเกิดทะเลสาบหรือไม่ก็มหาสมุทรขึ้นและดำรงสถานะอยู่ได้ยาวนานราว 1 ล้านปี

ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ newslocker.com

ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารที่ไม่มีสนามแม่เหล็กคุ้มครองเหมือนโลก จะถูกอิทธิพลจากดวงอาทิตย์ผลักดันสู่ห้วงอวกาศไปเรื่อยๆ ตามกาลเวลา จนเมื่อหมดระยะเวลา 1,000 ล้านปีแรกของดาวอังคารซึ่งเรียกกันว่า “ยุคโนอาเชียน” ที่ดาวอังคารเต็มไปด้วยน้ำ เข้าสู่ “ยุคเฮสพีเรียน” ซึ่งกินเวลา 600 ล้านปีต่อมาดาวอังคารก็เริ่มกลับคืนสู่ยุคน้ำแข็งและเย็นจัดอีกครั้งเมื่อสิ้นยุคเฮสพีเรียนนี้ ดาวอังคารก็สูญเสียบรรยากาศที่ช่วยให้น้ำในสถานะของเหลวดำรงอยู่ได้ไปจนแทบหมดแล้วนั่นเอง สุดท้ายนี้ หากถูกใจบทความของพวกเราอย่าลืมกดติดตามและกดกระดิ่งช่อง eduHUB กันด้วยนะคะ