Project Insight – กับก้าวต่อไปของการไขปริศนาบนดาวอังคาร
สวัสดีครับ ตอนแรกตั้งใจระพิมพ์อะไรสั้นๆ ตั้งแต่วันที่นาซ่าประกาศข่าวแล้ว แต่ไปๆ มาๆ ก็ยาวอย่างที่เห็นที่แหละครับ เห็นหลายคนสนใจในวิทยาศาสตร์เลย เอาเรื่องที่น่าสนใจ ที่เกี่ยวข้องมาเล่าสักหน่อย

**คำเตือนผมไม่ใช่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ดังนั้นข้อมูลหลายๆอย่างผมเพียงแปลและพยายามทำความเข้าใจมาอีกทีนะครับ ซึ่งอาจมีข้อผิดพลาด สามารถซักถามท้วงติง เพื่อบูรณาการความคิดเข้าร่วมกับผมได้นะครับ **

นับเป็นอีกก้าวของการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ สำหรับการค้นพบการไหลและมีตัวตนของน้ำที่พื้นผิวดาวอังคาร หลังจากที่มีการค้นพบน้ำในรูปแบบน้ำแข็งและหลักฐานของการมีน้ำในอดีต นับจากการเริ่มสำรวจครั้งแรกของยานมาริเนอร์ 4 เมื่อปี 1965 ก็มีการส่งยานสำรวจภาคพื้นผิว และยานสำรวจทางอากาศโคจรรอบๆ อีกหลายครั้ง หลักฐานต่าง ๆ ก่อนหน้านี้ก็ค่อนข้างที่จะบ่งชี้ถึงการมีน้ำในพื้นผิวดาวอังคาร ทั้งการพบน้ำอยู่ในรูปสารประกอบกับสารอื่นที่ระดับพื้นผิวตื้นๆ แต่หลักฐานที่นาซ่าพึ่งเผยแพร่นี้เป็น “หลักฐาน” ของแนวคิดต่างๆก่อนหน้า


แม้จะมีการลงทุนสำรวจไปค่อนข้างมาก แต่ที่ผ่านๆมาข้อมูลหลักๆที่ทำให้เรารู้จักดาวอังคารมากขึ้นนั้นส่วนใหญ่ล้วนมาจากพื้นผิวดาวอังคาร ทั้งภาพถ่าย การเก็บตัวอย่างหิน การวิเคราะห์องค์ประกอบเคมี หรืออีกหลายๆวิธีที่ยากเกินกว่าความรู้ผมจะพออธิบาย ….

ในปีหน้าจะนับว่าเป็นอีกก้าวสำคัญที่จะนำไปสู่ความเข้าใจดาวอังคาร หรือ นำไปสู่การศึกษาดาวเคราะห์อื่นๆ(ในระบบสุริยะ)ในอนาคต เพราะในเดือนมีนาคมปีหน้า จะมีการส่งยานสำรวจลำใหม่ เพื่อเป้าหมายทางการศึกษาที่แตกต่างโครงการก่อนหน้า ซึ่งจะนำมาซึ่งกุญแจสำคัญสู่ความเข้าใจถึงการโครงสร้างและกำเนิดของดาวอังคาร และอาจรวมไปถึงการเป็นแม่แบบในการศึกษาและทำความเข้าใจดาวเคราะห์อื่นๆ ในอนาคต รวมทั้งโลกด้วย

Project InSight  หลายๆคนอาจคุ้นเคยกับชื่อโครงการนี้ใช่มั้ยครับ… เหมือนผมเลย เพราะชื่อมันไปเหมือนกับโครงการของหน่วย Shield ใน Captain America: Winter Soldier นั่นเอง แต่ไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกันนะครับ ฮ่าๆ  ชื่อเต็มของโครงการนี้คือ Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport เป็นโครงการที่มีเป้าหมายเพื่อการศึกษาโครงสร้างมหภาคในระดับลึกของดาวอังคาร ถามว่าใหญ่และลึกขนาดใหญ่.... ก็ใหญ่เท่าทั้งดาวอังคารนั้นแหละครับ และเป็นการศึกษาเข้าไปในโครงสร้างภายใน (Volume, Body) ไม่ใช่การศึกษาระดับพื้นผิว(Surface) อย่างที่ผ่านๆมา นับเป็นการศึกษาโครงสร้างดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลก (terrestrial planets) ครั้งแรกทีเดียว ถึงแม้เราจะจัดระบบดาวเป็นดาวเคราะห์เหมือนๆกัน แต่ไม่ใช่ทุกดวงเคราะห์จะมีลักษณะเป็นเหมือนโลก (มีการแบ่งชั้นโครงสร้าง และมีพื้นผิวแข็ง) เพราะดาวอื่นอย่าง Jupiter, Uranus, Saturn นั้นแตกต่างออกไป เนื่องจากมีโครงสร้างพื้นผิวเป็นแก๊สและของเหลว

ทำไมการศึกษาดาวอังคารถึงมีความสำคัญ คงมองได้หลายประเด็น อย่างแรกคงเพราะมันอยู่ใกล้ และมีลักษณะคล้ายโลก หลายๆคนสร้างความหวังว่ามันจะเป็นบ้านหลังใหม่ของมนุษย์ในอนาคตเสียด้วยซ้ำไป แต่ถ้ามองจากมุมมองวิทยาศาสตร์เพียงเท่านั้นก่อน โดยเฉพาะมุมของ Earth science และ Geophysics ความน่าสนใจของ ดาวอังคารคือ มันเป็นดาวเคราะห์ที่บรรจุข้อมูลเรื่องการวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะไว้ค่อนข้างครบถ้วน บนโลกของเราโครงสร้างในยุคเริ่มต้นถูกทำลายไปเสียเกือบหมดจากกระบวนการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกและการผุพังจากเนื่องกระบวนการในชั้นบรรยากาศ ทำไรเราไม่มีข้อมูลเหล่านี้มากนัก หินต่างๆที่เราเห็นมีอายุหลักร้อยล้านปี ในขณะที่โลกอายุสี่พันกว่าล้านปี
ต่างจากดาวอังคารที่โครงสร้างต่างๆ ยังอยู่ค่อนข้างสมบูรณ์ เนื่องจากไม่ค่อยมีกระบวนการเคลื่อนตัวของเปลือกดาวอังคาร หรือ Plate tectonics ดังนั้นถ้าเราเข้าใจดาวอังคารได้ เราก็จะเข้าใจโลกได้มากขึ้น อาจจะคล้ายๆกับการศึกษาลิง เพื่อเข้าใจวิวัฒนาการของมนุษย์ เหมือนมี sampleทางการศึกษามากขึ้นนั่นเอง

ถ้าจะให้เปรียบเทียบการศึกษาดาวเคราะห์ (โลก ดาวอังคาร ฯลฯ) กับการศึกษาทางการแพทย์ ก็น่าจะเปรียบเทียบได้ดังนี้
ถ้าเปรียบโลกเป็นคน เราจะสามารถรู้ได้อย่างไรครับว่าข้างในโครงสร้างของเราประกอบด้วยอะไรบ้าง ตับ ไต ไส้พุง ปอด ม้าม หัวใจ หน้าตาเป็นยังไง  ถ้าเป็นคนเราก็คงสามารถผ่าพิสูจน์ได้จริงมั้ยครับ
แต่สำหรับโลก เราคงไม่สามารถผ่าลงไปดูเหมือนผ่าแตงโมแน่นอน อ้าว แล้วทำไมสิ่งที่เราเคยเรียนมาว่าโลกประกอบด้วย โครงสร้างเป็นชั้น ๆ คร่าวๆ คือ เปลือกโลก เนื้อโลก แก่นโลก นักวิทยาศาสตร์เขารู้ได้อย่างไร
แน่นอนครับ วิธีที่เหมือนจะง่ายที่สุดก็คือขุดลงไปดูใช่มั้ยครับ  สำหรับดาวอังคาร มีการขุดเจาะพื้นผิวลงไปเพื่อเก็บตัวอย่างผิวดาวอังคารแล้วโดยยาน Curosity โดยมีความลึกของหลุมเจาะถึง 6 เซนติเมตร !!! การขุดเจาะไม่ใช่เรื่องง่ายครับ ถ้าอยากรู้เรื่องการขุดเจาะที่ลึกที่สุดในโลก ขอโฆษณาด้วยลิงค์นี้ ครับ   http://ppantip.com/topic/33925055

ดังนั้นความรู้เรื่องโครงสร้างภายในส่วนหนึ่งก็มาจากการสังเกตที่พื้นผิว จากข้อมูลทางธรณีวิทยา การเก็บตัวอย่างหินทำให้เราเข้าใจโครงสร้างภายในของโลกได้ แต่นั่นก็อาจเปรียบเทียบได้กับการวิเคราะห์อวัยวะภายในจากการสังเกตภายโครงสร้างภายนอก เช่น การดูตา การดูริมฝีปาก ดูผิวหนัง เป็นต้น ส่วนข้อมูลทำให้เราทราบถึงโครงสร้างภายในของโลกนั้น มาจากวิธีการที่ค่อนข้างคล้ายคลึงกับ....


หลักการเบื้องต้นของการอัลตร้าซาว ก็คือ การปล่อยคลื่นเสียง(ที่มีความถี่สูงเกินกว่าหูมนุษย์จะได้ยิน) เข้าไปในร่างกายแล้ววัดคลื่นเสียงที่สะท้อนกลับมา โดยสัญญาณของคลื่นที่สะท้อนกลับมาจะสามารถนำมาวิเคราะห์เป็นโครงสร้างทางฟิสิกส์ได้ และทำให้เราเห็นเป็นรูปทารก อย่างที่เราคุ้นเคย
อย่างไรก็ตามในการสร้างภาพโครงสร้างภายในร่างกาย นักเทคนิคการแพทย์มักใช้รังสี หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะสามารถให้ความละเอียดของภาพได้ดีกว่า แต่เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น มีการสูญเสียพลังงานได้รวดเร็ว ทำให้ไม่เหมาะกับการใช้ในการศึกษาโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่อย่างดาวเคราะห์ ต่างกับคลื่นกล (คลื่นเสียง เป็นประเภทหนึ่งของคลื่นกล) ที่สามารถเดินทางในตัวกลางโดยสูญเสียพลังงานได้น้อยกว่า ทำให้ในทางปฏิบัติคลื่นกล เหมาะสมสำหรับการใช้ในการศึกษาโครงสร้างขนาดใหญ่ ซึ่งคลื่นที่เดินทางในตัวกลางอย่างโลก เรามักเรียกกันว่าคลื่นแผ่นดินไหวหรือคลื่นไหวสะเทือน (Seismic wave)  และ เครื่องมือ ที่ทำหน้าที่เหมือนตัวรับสัญญาณในการอุลตร้าซาวก็คือ เครื่องวัดแผ่นดินไหว (Seismometer)
ปัญหาคือ ยิ่งเราต้องการทราบถึงโครงสร้างลึกมากเท่าไร เราก็ยิ่งต้องการแหล่งกำเนิดคลื่น(seismic source) ที่มีพลังงานมากขึ้นเท่านั้น เพื่อให้คลื่นเดินทางไปได้ลึกถึงระดับที่เราต้องการโดยที่ยังมีพลังงานเหลืออยู่ ในทางปฏิบัติแหล่งกำเนิดที่มนุษย์ใช้ในการสำรวจโครงสร้างโลกมีไปตั้งแต่ ใช้ค้อน ปืน ระเบิด หรือ แม้แต่กระทั่งระเบิดนิวเคลียร์ (มีการตีพิมพ์เรื่องการใช้ระเบิดนิวเคลียร์ในการศึกษาโครงสร้างเปลือกโลกในรัสเซีย) แต่ทั้งเรื่องศักยภาพของพลังงาน และราคา ไม่สามารถเทียบเท่ากับคลื่นที่สร้างโดยธรรมชาติได้ นั่นก็คือคลื่นจาก “แผ่นดินไหว”
ข้อสรุปสั้นว่าๆ ที่ผ่านมา เราทราบถึงโครงสร้างภายใน ของโลกได้จากการใช้ คลื่นแผ่นดินไหว ที่เดินทางเข้าไปในโครงสร้างโลก แล้วถูกวัดด้วยเครื่องวัดแผ่นดินไหวทั่วโลกนั่นเอง (แต่จะเรียกว่า ultrasound โลกก็คงไม่ถูกนักเพราะหลักการจริงๆ มีความแตกต่างพอสมควร)


ครับ…. ถ้ายังอ่านมาถึงตรงนี้หละก็  ขอบคุณมากครับ…. กลับไปที่ดาวอังคารและ โครงการ InSight กันเต๊อะ

ในปี มีนาคม 2016 นาซ่าจะทำการส่งยานสำรวจที่มีหัววัดคลื่นแผ่นดินไหวชนิดความละเอียดสูง เพื่อไปติดตั้งที่พื้นผิวดาวอังคารนั่นเอง รวมตั้งหัววัดความร้อน เพื่อวัดอัตราการไหลเวียนของความร้อนภายในดาวอังคาร เป้าหมายเพื่อศึกษาโครงสร้างภายในดาวอังคารด้วยวิธีที่คล้ายกับการศึกษาโครงสร้างโลกอย่างที่ผม กล่าวไว้ข้างต้น

แต่เดี๋ยวก่อนครับ แล้วดาวอังคารมีแผ่นดินไหวด้วยหรอ ~~~~~~~~ หยุดตรงนี้แล้วลองครุ่นคิดกันสักพักนะครับ ฮิๆ

ผมขอออกไปนอกโครงสร้าง InSight อีกรอบนะครับ ต้องบอกก่อนว่าโครงสร้างนี้ไม่ใช่ครั้งแรก ที่เราติดตั้งเครื่องวัดแผ่นดินไหวนอกโลกครับ เราสามารถติดตั้งเครื่องวัดแผ่นดินบนดวงจันทร์มานานแล้ว ในโครงการ Apollo ที่ผ่านๆมา นั่นทำให้เราทราบถึงโครงสร้างภายในดวงจันทร์แล้วนั่นเอง และแน่นอน เราพบว่ามีแผ่นดินไหวบนดวงจันทร์ครับ แต่ไม่ได้เกิดจากการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกดวงจันทร์(เทียบกับเปลือกโลก)อย่างที่เราคุ้นเคย ดวงจันทร์ไม่ได้มีการเคลื่อนตัวของเปลือก (plate tectonic) นัก ทำให้แผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นคาดว่าน่าจะมาจากการเหนี่ยวนำของแรงโน้มถ่วงจากโลกเวลาที่ดวงจันทร์โคจรรอบๆโลก รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงความร้อนซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของดวงจันทร์ อันได้รับอิทธิพลมาจากแสงอาทิตย์  
บนโลกเราเรียกแผ่นดินไหวว่า Earthquake ดังนั้น บนดวงจันทร์ เราเรียกมันว่า Moonquake บางคนก็เรียกมันว่า Lunarquake

นอกจากนี้จริงๆ แล้ว เรายังใช้วิธีการคล้ายๆกันในการศึกษาโครงสร้างดวงอาทิตย์อีกด้วย เพียงแต่เราไม่ได้ไปติดตั้งเครื่องวัดแผ่นดินไหวบนดวงอาทิตย์ ถ้ามีเวลาว่างจะมาเล่าเรื่องการศึกษาโครงสร้างดวงอาทิตย์อีกครั้งครับ

กลับมาที่ดาวอังคารอีกรอบครับ อย่างที่บอกไว้ตอนต้นว่า บนดาวอังคารไม่ค่อยมี Plate tectonic activity มากนัก อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คาดว่า น่าจะมีแหล่งอื่นๆ ที่สามารถสร้าง “Marsquake” หรือ แผ่นดินไหวบนดาวอังคารได้ ไม่ว่าจะเป็นการเกิดปฏิกิริยาเคมีในระดับลึก การปะทุแม๊กม่า การแตกหักของแผ่นน้ำแข็ง หรือ แม้แต่การเหนี่ยวนำจากดวงจันทร์ของดาวอังคาร ดวงจันทร์ของดาวอังคารค่อนข้างน่ารัก มินิ คิกขุ มากครับ ดวงที่อยู่ใกล้ดาวอังคารอย่าง Phobos มีรัศมีเพียงแค่ 11 km เท่านั้น แถมไม่กลมเหมือนดวงจันทร์บ้านเราอีกตะหาก ที่สำคัญมันเคลื่อนตัวเร็วมากๆ ในหนึ่งวัน Phobos จะโคจรรอบดาวอังคารได้ประมาณสองรอบ เทียบกับ ของโลกเราที่ประมาณหนึ่งเดือนดวงจันทร์ถึงจะโคจรได้หนึ่งรอบ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลกแรงโน้มถ่วงจากเจ้า Phobos น่าจะช่วงให้เกิดสัญญาณคลื่นที่จะใช้ในการศึกษาโครงสร้างได้พอสมควร…. แต่กระนั้น นี่ก็เป็นเพียงสมมติฐานที่เรายังคงต้องติดตามกันต่อไป

ดังนั้นในอีก ช่วงสามสี่ปีข้างหน้าเราจะทราบอะไรเกี่ยวกับดาวอังคารมากขึ้นทีเดียว และในปี 2020 ก็จะมีการส่งยานสำรวจพื้นผิวไปเพิ่มเติมด้วย ซึ่งเชื่อว่าในหลัก สิบปีหลังจากนี้ เราจะมีเรื่องตื่นเต้นเกี่ยวกับดาวฝาแฝดของโลกให้ติดตามมากขึ้นแน่นอน

ในส่วนสุดท้าย ขอเล่าย้อนกลับไปว่า จริงๆ โครงการนี้ ถือเป็นทายาทของโครงการก่อนๆหน้า ที่พยายามจะติดตั้งเครื่องวัดแผ่นดินไหวบนดาวอังคาร แต่โครงการก่อนหน้านั้นก็มีทั้งล้มเหลว และล้มเลิก โครงการ Mars 96 ของรัสเซียนั้นล้มเหลว จากการส่งยานอวกาศขึ้นไปนอกโลก โครงการ Netlander ของสหภาพยุโรปนำโดยฝรั่งเศส ล้มเลิกเพราะปัจจัยทางด้านการเงิน แต่กระนั้นเป้าหมาย การองค์ความรู้ของทั้งสองโครงการก็ถูกส่งทอดมายังโครงการ InSight เพื่อสานต่อเจตนารม อย่างเช่นหัววัดแผ่นดินไหว ก็ได้รับการพัฒนามาจากโครงก่อนหน้าเหล่านั้น

ตัดดจบก่อนนะครับครับ พึ่งรู้ว่าPantip มีlimit เรื่องความยาว
ผิดพลาด ท้วงติงได้เลยครับ ยินดีแก้ไขครับ

ขอบคุณครับ