อังคาร: ดาวเพื่อนบ้านที่น่าสนใจ

ดาวอังคารเป็นดาวที่มนุษย์รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณ การเห็นดาวมีสีแดงคล้ายเลือดในท้องฟ้าทำให้คนกรีกเรียกมันว่า Ares ผู้เป็นเทพเจ้าแห่งสงคราม ส่วนคนโรมันเรียกว่า Mars ในค.ศ.1609 เมื่อ Galileo Galilei ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูดาวอังคาร แต่กล้องมีประสิทธิภาพต่ำ การศึกษารายละเอียดของผิวดาวจึงเป็นไปได้ยาก ต่อมาเมื่อ Christiaan Huygens นักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์วาดภาพผิวดาวอังคาร และคำนวณความเร็วในการหมุนรอบตัวเอง เขาจึงพบว่าดาวอังคารหมุนรอบตัวเองเร็วพอๆ กับโลก คือ 24 ชั่วโมงกับ 39.6 นาที
       
        เมื่อกล้องโทรทรรศน์มีคุณภาพดีขึ้น Giovanni Schiaparelli แห่งหอดูดาว Brera ในเมืองมิลาน ประเทศอิตาลี ได้ใช้กล้องที่ยาว 22 เซนติเมตร ส่องดูดาวอังคาร และอ้างว่าได้เห็นคลอง 40 สาย ข่าวนี้ทำให้ผู้คนตื่นเต้นมาก เพราะนั่นเป็นหลักฐานที่แสดงว่าดาวอังคารมีมนุษย์ที่สามารถขุดคลองได้ จนกระทั่งเมื่อองค์การ NASA ของสหรัฐฯ ส่งยาน Mariner 9 โคจรผ่านดาวอังคารในปี 2514 ยานได้รายงานว่า ไม่มีคลองหรือสิ่งมีชีวิตใดๆ จะมีก็แต่หลุมอุกกาบาตจำนวนมากมาย
       
        การศึกษาค้นคว้าตลอดเวลาที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่า ดาวอังคารมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 6,794 กิโลเมตร (โลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 12,756 กิโลเมตร) ดังนั้น ถ้าโลกมีขนาดเท่าเหรียญ 10 บาท ดาวอังคารก็จะมีขนาดเท่าเหรียญ 25 สตางค์ ดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีในลักษณะเดียวกับโลก ดังนั้นระยะห่างระหว่างโลกกับดาวอังคารจึงมีค่าไม่คงตัว โดยมีระยะใกล้สุดประมาณ 56.3 ล้าน กิโลเมตร ดังนั้น ถ้ารถมีความเร็ว 100 กิโลเมตร/ชั่วโมง การเดินทางไปดาวอังคารจะใช้เวลาประมาณ 65 ปี (ถ้าดาวอังคารอยู่นิ่ง) แต่ดาวอังคารและโลกเคลื่อนที่ การเดินทางไปและกลับดาวอังคารด้วยจรวดจะใช้เวลานานอย่างน้อย 3 ปี
       
        เพราะดาวอังคารมีขนาดเล็กกว่าโลก ดังนั้นแรงโน้มถ่วงบนดาวจึงมีค่าประมาณ 0.38 เท่าของโลก ซึ่งนั่นก็หมายความว่า คนที่กระโดดได้สูง 1 เมตรบนโลกจะกระโดดได้สูง 2.6 เมตรบนดาวอังคาร อุณหภูมิโดยเฉลี่ยที่ผิวดาวเท่ากับ -63 องศาเซลเซียส ในเวลากลางวันแถบเส้นศูนย์สูตรอุณหภูมิจะสูงประมาณ 20 องศาเซลเซียส และต่ำสุด -100 องศาเซลเซียส ดาวมีความดันบรรยากาศน้อยกว่าโลกประมาณ 100 เท่า บรรยากาศส่วนใหญ่ (95%) ประกอบด้วยก๊าซคอร์บอนไดออกไซด์ ส่วนน้อยเป็นไนโตรเจนกับอาร์กอน และในบางเวลาบนดาวจะมีพายุฝุ่น เมื่อแกนหมุนของดาวอังคารเอียงทำมุม 24 องศากับแนวดิ่ง ดังนั้นดาวอังคารจึงมีฤดูกาลเหมือนโลก แต่ปีหนึ่งจะนาน 687 วัน ด้วยเหตุนี้ฤดูบนดาวอังคาร จึงยาวนานกว่าฤดูบนโลก
       
        การวิเคราะห์ดินและหินโดยยานอวกาศที่ถูกส่งไปลงบนดาวอังคารแสดงให้รู้ว่า ดินบนดาวประกอบด้วยเหล็กซิลิเกต และแมกนีเซียม ดังนั้น ดาวจึงมีสีแดงเรื่อๆ การสำรวจลักษณะผิวแสดงว่า ดาวอังคารเป็นดาวที่ตายแล้ว เพราะการเคลื่อนที่ของเปลือกทวีปอันเนื่องมาจากอิทธิพลของภูเขาไฟที่มีชีวิตบนดาวแทบไม่มีเลย ภูมิทัศน์บนดาวแสดงว่า ในอดีตเมื่อหลายล้านปีก่อน ดาวอังคารเคยมีบรรยากาศที่อบอุ่นและมีร่องรอยของทะเลรวมถึงมีโกรกธารด้วย แต่ ณ วันนี้ น้ำที่เคยมีบนดาวได้กลายสภาพเป็นน้ำแข็งฝังอยู่ลึกใต้ผิวดาว ส่วนที่ขั้วดาวก็มีน้ำแข็งแห้งซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์แข็งปกคลุมตลอดเวลา ในฤดูร้อนขั้วใต้จะมีปริมาณการเปลี่ยนแปลงของน้ำแข็งแห้งยิ่งกว่าขั้วเหนือ
       
        ความสนใจในดาวอังคารนั้นเกิดจากการที่นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่า มันเป็นดาวที่มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ดี เมื่อใดที่โลกมีสภาพไม่เหมาะสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอีกต่อไปแล้ว แต่การเดินทางไปดาวอังคารในปัจจุบันก็มีข้อจำกัดมากมาย เช่น มนุษย์อวกาศต้องอยู่ภายในยานอวกาศที่คับแคบเป็นเวลานานจนอาจทำให้รู้สึกเบื่อหน่าย ทางออกสำหรับเรื่องนี้คือใช้จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์ จนมีความเร็วสูงเพื่อร่นเวลาเดินทาง แต่การมีจรวดที่ทรงพลังนี้ต้องใช้เงินมหาศาล เพราะจรวดต้องนำเสบียงอาหารและสัมภาระปริมาณมากไปด้วย ทางเลือกหนึ่งคือส่งชิ้นส่วนต่างๆ ขึ้นไปในบรรยากาศเหนือโลกก่อน แล้วให้มนุษย์อวกาศประกอบชิ้นส่วนเหล่านั้นเป็นยานอวกาศขนาดใหญ่ เพื่อใช้เดินทางไปดาวอังคาร และยานอวกาศต้องได้รับการออกแบบให้สามารถปกป้องมนุษย์อวกาศให้ปลอดภัยจากรังสีคอสมิก หรือจากกัมมันตรังสีที่ถูกปลดปล่อยจากเครื่องยนต์นิวเคลียร์บนยานด้วย
       
        เมื่อการเดินทางต้องใช้เวลานานประมาณ 3 ปี และมนุษย์อวกาศต้องใช้เวลาทำงานอยู่บนดาวประมาณ 1 ปี 6 เดือน ดังนั้นปัญหาเรื่องอาหารและอากาศก็เป็นเรื่องใหญ่ คำตอบสำหรับเรื่องนี้คือมนุษย์อวกาศต้องขุดน้ำแข็งที่ฝังอยู่ใต้ผิวดาวมาละลาย แล้วกรองให้สะอาด (เพราะน้ำอาจมีจุลินทรีย์พิษเจือปน) จนได้น้ำบริสุทธิ์เพื่อใช้บริโภค ส่วนน้ำที่เหลืออาจนำไปทำเกษตรกรรม โดยอาจสร้างเรือนกระจกที่มีหลังคา เพื่อกำบังรังสีคอสมิกจากอวกาศให้พืชในเรือนกระจกปลอดภัย สำหรับออกซิเจนที่มนุษย์อวกาศต้องใช้ในการหายใจนั้นก็อาจได้มาจากการแยกน้ำเป็นออกซิเจนกับไฮโดรเจน แล้วใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนจรวดเดินทางกลับสู่โลก
       
        ดังนั้นเราจะเห็นได้ว่า น้ำคือปัจจัยสำคัญที่จะทำให้มนุษย์ดำรงชีวิตบนดาวอังคารได้ ด้วยเหตุนี้การส่งยานอวกาศของสหรัฐฯ และโซเวียตในอดีตจึงมุ่งหาบริเวณที่เหมาะสำหรับให้มนุษย์อวกาศลงไปสำรวจหาน้ำ และสำรวจภัยรังสีจากดวงอาทิตย์และอวกาศ รวมถึงหาฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตที่บริเวณขั้วดาวด้วย เพราะที่นั่นมีน้ำแข็งปกคลุม และน้ำคือปัจจัยสำคัญสำหรับทุกชีวิต
       
        ภาพถ่ายที่ได้จากยาน Mariner 6 (1969), Viking (1975), Global Surveyor (1996), Mars Pathfinder (1997), Mars Odyssey (2001), และ Phoenix Mars Lander (2008) แสดงให้เห็นว่า ดาวอังคาร อาจมีภูเขาไฟที่ยังมีชีวิต และทุก 10-20 ล้านปี ดาวจะถูกดาวเคราะห์น้อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 100-240 กิโลเมตร ประมาณ 25 ลูก พุ่งชน และถ้าหินที่กระเด็นมีความเร็วสูงกว่า 55,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง หินนั้นก็จะสามารถโคจรไปรอบดาวได้ แต่ถ้าหินก้อนนั้นถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีดึงดูด มันก็อาจพุ่งผ่านมายังโลกได้ สถิติการพบก้อนอุกกาบาตที่ตกบนโลก 17,000 ชิ้น ปรากฏว่ามาจากดาวอังคาร 11 ชิ้น ความตื่นเต้นในอุกกาบาตจากดาวอังคารนี้เกิดขึ้นในปี 1996 เมื่อมีรายงานการพบฟอสซิลของจุลินทรีย์ในก้อนอุกกาบาต ALH 84001 เพราะถ้าซากจุลินทรีย์ที่เห็นเป็นของจริง นั่นแสดงว่า สิ่งมีชีวิตบนโลกก็อาจมาจากดาวอังคารได้ แต่การวิเคราะห์อย่างละเอียดปรากฏว่า สิ่งที่เห็นมิใช่ซากของจุลินทรีย์กลับเป็นปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่มีลักษณะเหมือนปรากฏการณ์ทางชีววิทยา
       
        ในที่ประชุมของ American Astronomical Society’s Division of Planetary Science เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม ค.ศ.2008 Peter Smith แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ได้รายงานผลการสำรวจดาวอังคารของยาน Phoenix Mars Lander ที่ได้ลงสำรวจดาวเมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม ค.ศ.2008 ว่า
       
        กล้องถ่ายภาพที่อยู่เหนือพื้นดาว 2 เมตร ได้ถ่ายภาพร่องรอยแยกบนดิน ภาพแสดงให้เห็นว่า อุณหภูมิกลางวันและกลางคืนบนดาวแตกต่างกันมาก ส่วนแขนกลที่ได้รับการออกแบบให้สามารถกวาดดินและก้อนน้ำแข็งได้นั้นก็แสดงว่า เมื่ออุณหภูมิบนดาว มีค่า -31 องศาเซลเซียส น้ำแข็งจะระเหิดเป็นไอโดยไม่เปลี่ยนเป็นน้ำก่อน ทั้งนี้เพราะความดันบรรยากาศบนดาวมีค่าน้อยมาก ส่วนดินที่แขนกลขุดเพื่อป้อนเข้าอุปกรณ์ชื่อ Thermal and Evolved Gas Analyzer (TEGA) เมื่อถูกเผาที่อุณหภูมิ 1,000 องศาเซลเซียส จะมีก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาซึ่งจะให้ให้ข้อมูลด้านสารอินทรีย์บนดาว ซึ่งยาน Viking ในอดีตไม่สามารถทำได้ แต่หลังจากเวลาผ่านไป 3 สัปดาห์ แขนกลก็ยังไม่สามารถนำก้อนน้ำแข็งเข้าเตาวิเคราะห์ได้ ดังนั้นการหาองค์ประกอบที่เป็นไอโซโทปของธาตุอาร์กอน นีออน และคริปทอนซึ่งมีปนในน้ำแข็งจึงทำไม่ได้ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงยังไม่รู้ประวัติความเป็นมาของน้ำและบรรยากาศบนดาวอังคาร แต่อุปกรณ์ก็ได้เผาดินที่มีน้ำแข็งในเตา 5 เตาจาก 8 เตาที่ TEGA มีและพบสารประกอบแคลเซียมคาร์บอเนต อีกทั้งได้เห็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอนุภาคที่ยานอวกาศอื่นๆ เคยเห็นถึง 100 เท่า นอกจากนี้กล้องถ่ายภาพบนยานยังได้บันทึกภาพไว้ 25,000 ภาพ ทำให้เห็นเหตุการณ์หิมะตกและปรากฏการณ์น้ำค้างแข็งเกิดบนดาวด้วย แต่สิ่งที่น่าสนใจมากอีกเรื่องหนึ่งคือ การพบ perchlorate ion ในดิน ซึ่งมนุษย์อวกาศอาจใช้เป็นตัวออกซิไดซ์เชื้อเพลิงในยานอวกาศได้
       
        ในปี 2011 เมื่อดาวอังคารอยู่ไกลจากโลก 374 ล้านกิโลเมตร NASA วางแผนจะส่งยานอวกาศชื่อ Mars Science Laboratory (MSL) มูลค่า 2,500 ล้านบาท ไปลงบนดาวอังคารเพื่อค้นหาก๊าซมีเทน ซึ่งถ้าพบ นั่นจะเป็นหลักฐานที่แสดงอย่างชัดเจนว่า ณ บริเวณใต้ดาวอังคารมี จุลินทรีย์ ในอดีตที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ไม่เคยพบก๊าซมีเทน แต่กล้องโทรทรรศน์บนโลกได้รายงานในปี 2003 ว่า ในเวลาเพียง 2 เดือนของช่วงฤดูร้อน ดาวอังคารได้ปล่อยก๊าซมีเทนออกมามากถึง 21,000 ตัน แต่ในปี2006 ก๊าซนี้ได้หายไปอย่างไร้ร่องรอย นี่จึงเป็นปริศนาร้อนที่ NASA ต้องการคำตอบจากยาน MSL เพราะถ้าดาวอังคารมีมีเทน สิ่งมีชีวิตบางชนิดก็อาจใช้ก๊าซชนิดนี้ในการดำรงชีวิต โดยเฉพาะจุลินทรีย์ในบริเวณชื่อ Nili Fossae และนี่ก็คือบริเวณที่ยานอวกาศของ NASA จะลงสำรวจในปี 2011
       
        ณ วันนี้ ประเด็นที่กำลังเป็นที่ถกเถียงกันมากเกี่ยวกับโครงการส่งยานอวกาศไปสำรวจดาวอังคารคือ NASA ได้ส่งยานอวกาศไปสำรวจบ่อย แต่มิใช่เพราะค่าใช้จ่ายถูก โครงการ Phoenix นั้นสิ้นงบประมาณถึง 14,000 ล้านบาท ในขณะที่โครงการ MSL ใช้เงินมากถึง 80,000 ล้านบาท และเมื่อถึงเวลาเดินทางจริงค่าใช้จ่ายก็อาจสูงถึง 100,000 ล้านบาท ผู้วิจารณ์โครงการอ้างว่า NASA น่าจะคิดรีไซเคิลจรวดหรือยานสำรวจ เพราะถ้าเวลาจะส่งยานอะไรไปก็จะคิดใหม่ สร้างใหม่ และลงทุนใหม่ทุกครั้งไป ในยามที่เศรษฐกิจทั่วโลกกำลังทรุดและถดถอยเช่นนี้ การประหยัดจึงควรเป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีต้องคำนึงถึงด้วย
       
        ความจริงมีว่า ในการจะรู้อะไรเกี่ยวกับดาวอังคารโดยการศึกษาด้วยกล้องโทรทรรศน์นั้นเป็นเรื่องที่ไม่สามารถทำได้สมบูรณ์ 100% แต่การเดินทางไปดูของจริงด้วยตาก็ต้องมีแผนเวลาและแผนการใช้เงินอย่างมีประสิทธิภาพด้วย
       
       สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.