สุทัศน์ ยกส้าน
ภาคีสมาชิก ราชบัณฑิตยสถาน
ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเมื่อปี ๒๕๔๔
มนุษย์รู้จักดาวอังคารตั้งแต่สมัยโบราณ การเห็นดาวดวงนี้มีสีแดงคล้ายหยดเลือดบนท้องฟ้าทำให้คนกรีกเรียกมันว่า Ares ตามความเชื่อเกี่ยวกับเทพเจ้าแห่งสงคราม ในขณะที่คนโรมันเรียกว่า Mars
ในปี พ.ศ. ๒๑๕๒ Galileo Galilei ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูดาวอังคาร แต่เพราะกล้องที่ใช้มีประสิทธิภาพไม่มาก การศึกษารายละเอียดของผิวดาวจึงทำได้ยาก ในเวลาต่อมา Christiaan Huygens นักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ได้พยายามวาดภาพผิวดาวอังคาร รวมถึงคำนวณความเร็วในการหมุนรอบตัวเอง และพบว่าดาวอังคารหมุนรอบตัวเองเร็วพอ ๆ กับโลก (คือ ๒๔ ชั่วโมงกับ ๓๙.๖ นาที)
ในเวลาต่อมาเมื่อกล้องโทรทรรศน์มีคุณภาพดีขึ้น Giovanni Schiaparelli แห่งหอดูดาว Brera ในเมืองมิลาน อิตาลี ได้ใช้กล้องยาว ๒๒ เซนติเมตรส่องดูดาวอังคาร และอ้างว่าได้เห็นคลอง ๔๐ สาย ข่าวนี้ทำให้คนทั่วโลกตื่นเต้นมาก เพราะนั่นคือหลักฐานที่แสดงว่าบนดาวอังคารมีมนุษย์ที่สามารถขุดคลองได้ จนเมื่อองค์การ NASA ของสหรัฐฯ ส่งยาน Mariner 9 โคจรผ่านดาวอังคารในปี ๒๕๑๔ ยานได้รายงานว่าไม่พบคลองหรือสิ่งมีชีวิตใด ๆ มีแต่หลุมอุกกาบาตมากมาย
อุกกาบาตบนดาวอังคาร
การศึกษาค้นคว้าตลอดเวลา ๕๐ ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่า ดาวอังคารมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว ๖,๗๙๔ กิโลเมตร (โลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว ๑๒,๗๕๖ กิโลเมตร) ดังนั้น ถ้าโลกมีขนาดเท่าเหรียญ ๑๐ บาท ดาวอังคารก็จะมีขนาดเท่าเหรียญ ๒๕ สตางค์ นอกจากนี้นักดาราศาสตร์ยังพบอีกว่า ดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีในทำนองเดียวกับโลก ดังนั้นระยะห่างระหว่างโลกกับดาวอังคารจึงมีค่าไม่คงตัว โดยมีระยะใกล้สุดประมาณ ๕๖.๓ ล้านกิโลเมตร ด้วยเหตุนี้ ถ้าเราขับรถด้วยความเร็ว ๑๐๐ กิโลเมตร/ชั่วโมง การเดินทางไปดาวอังคารจะใช้เวลานานประมาณ ๖๕ ปี (ถ้าดาวอังคารอยู่นิ่ง) แต่ถ้าทั้งดาวอังคารและโลกเคลื่อนที่ การเดินทางไปและกลับดาวอังคารจะใช้เวลานานอย่างน้อย ๓ ปี
เพราะดาวอังคารมีขนาดเล็กกว่าโลก ดังนั้นแรงโน้มถ่วงบนดาวจึงมีค่าประมาณ ๐.๓๘ เท่าของโลก ซึ่งนั่นก็หมายความว่า คนที่กระโดดบนโลกได้สูง ๑ เมตรจะกระโดดได้สูง ๒.๖ เมตรบนดาวอังคาร ข้อมูลที่ได้จากยานอวกาศที่ส่งไปสำรวจดาวอังคารยังบอกให้เรารู้ว่า อุณหภูมิโดยเฉลี่ยที่ผิวดาวเท่ากับ -๖๓ องศาเซลเซียส โดยในเวลากลางวันแถบเส้นศูนย์สูตรอุณหภูมิจะสูงประมาณ ๒๐ องศาเซลเซียส และอุณหภูมิต่ำสุดมีค่า -๑๐๐ องศาเซลเซียส บนดาวมีความดันบรรยากาศน้อยกว่าโลกถึง ๑๐๐ เท่า บรรยากาศส่วนใหญ่ (๙๕ %) ประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนน้อยเป็นไนโตรเจนกับอาร์กอน และบนผิวดาวในบางเวลามีพายุฝุ่นพัด เมื่อแกนหมุนของดาวอังคารทำมุม ๒๔ องศากับแนวดิ่ง ดาวอังคารจึงมีฤดูกาลเหมือนโลก แต่ปีหนึ่งจะนาน ๖๘๗ วัน ดังนั้นแต่ละช่วงฤดูกาลบนดาวอังคารจึงยาวนานกว่าฤดูกาลบนโลก
สำหรับการที่ดาวมีสีแดงเรื่อ ๆ นั้น จากการวิเคราะห์ดินและหินโดยยานอวกาศที่ถูกส่งไปลงบนดาวอังคารแสดงให้รู้ว่า ดินบนดาวประกอบด้วยเหล็ก ซิลิเกต และแมกนีเซียม การสำรวจลักษณะผิวแสดงให้รู้ว่า ดาวอังคารเป็นดาวที่ตายแล้ว เพราะแทบไม่มี
การเคลื่อนที่ของเปลือกทวีปอันเนื่องมาจากอิทธิพลของภูเขาไฟที่มีชีวิตบนดาวเลย ภูมิทัศน์บนดาวยังแสดงให้เห็นอีกว่า ในอดีตหลายล้านปีมาแล้ว ดาวอังคารเคยมีบรรยากาศที่อบอุ่นและมีร่องรอยของทะเล รวมถึงมีโกรกธารด้วย แต่เมื่อถึงวันนี้ น้ำที่เคยมีบนดาวได้กลายสภาพเป็นน้ำแข็งแฝงอยู่ลึกใต้ผิวดาว ส่วนที่ขั้วดาวนั้นก็มีน้ำแข็งแห้งซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่แข็งตัวปกคลุมตลอดเวลา โดยในฤดูร้อนขั้วใต้จะมีการเปลี่ยนแปลงของน้ำแข็งแห้งมากกว่าขั้วเหนือ
Olympus Mons ภูเขาไฟที่ดับแล้วบนดาวอังคารสูงประมาณ ๓ เท่าของยอดเขาเอเวอเรสต์
น้ำแข็งแห้งที่ขั้วใต้ของดาวอังคาร
ความสนใจในดาวอังคารของชาวโลกนั้นเกิดจากการที่นักวิทยาศาสตร์พบว่า มันเป็นดาวที่มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้เป็นอย่างดีในอนาคต เมื่อโลกไม่เหมาะสมสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอีกต่อไปแล้ว
แต่การเดินทางไปดาวอังคารในปัจจุบันก็มีข้อจำกัดมากมาย เช่นมนุษย์อวกาศต้องใช้เวลาอยู่ภายในยานอวกาศที่คับแคบเป็นนานจนอาจทำให้รู้สึกเบื่อหน่าย ทางออกสำหรับเรื่องนี้คือใช้จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์นิวเคลียร์ความเร็วสูงเพื่อร่นเวลาเดินทาง แต่การมีจรวดที่ทรงพลังนี้ต้องใช้เงินมหาศาล เพราะจรวดต้องนำเสบียงอาหารและสัมภาระปริมาณมากไปด้วย ทางเลือกหนึ่งคือส่งชิ้นส่วนต่างๆ ขึ้นไปในอวกาศเหนือโลกก่อน แล้วให้มนุษย์อวกาศประกอบชิ้นส่วนเหล่านั้นเป็นยานขนาดใหญ่เพื่อใช้เดินทางไปดาวอังคารในภายหลัง อนึ่ง ยานอวกาศนี้ต้องได้รับการออกแบบให้สามารถป้องกันมนุษย์อวกาศให้ปลอดภัยจากรังสีคอสมิกในอวกาศ หรือจากกัมมันตรังสีที่ปลดปล่อยจากเครื่องยนต์นิวเคลียร์บนยานด้วย
ในเมื่อการเดินทางต้องใช้เวลานานประมาณ ๓ ปี และมนุษย์อวกาศต้องใช้เวลาอยู่บนดาวประมาณ ๑ ปี ๖ เดือน ดังนั้นปัญหาเรื่องอาหารและอากาศก็เป็นเรื่องใหญ่ ทางออกสำหรับเรื่องนี้คือการนำน้ำแข็งที่แฝงอยู่ใต้ดาวมาละลาย แล้วกรองให้สะอาด (เพราะน้ำอาจมีจุลินทรีย์เจือปน) จนได้น้ำบริสุทธิ์เพื่อใช้บริโภค ส่วนน้ำที่เหลืออาจนำไปรดพืช โดยมนุษย์อวกาศอาจสร้างเรือนกระจกมีหลังคาสามารถกำบังรังสีคอสมิกจากอวกาศได้เพื่อให้พืชปลอดภัย สำหรับออกซิเจนที่มนุษย์อวกาศต้องใช้ในการหายใจนั้นก็อาจได้มาจากการแยกน้ำเป็นออกซิเจนกับไฮโดรเจน และมนุษย์อวกาศอาจใช้ไฮโดรเจนที่ได้เป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนจรวดกลับสู่โลกก็ได้
ดังนั้นเราจึงเห็นได้ว่า น้ำคือปัจจัยสำคัญที่จะทำให้การดำรงชีวิตของมนุษย์บนดาวอังคารเป็นไปได้ ด้วยเหตุนี้การส่งยานอวกาศของสหรัฐฯ และโซเวียตในอดีตที่ผ่านมาจึงมุ่งหาบริเวณที่เหมาะจะให้มนุษย์อวกาศลงไปสำรวจเพื่อหาน้ำ และสำรวจภัยรังสีจากดวงอาทิตย์และอวกาศ รวมถึงพยายามค้นหาฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตที่บริเวณขั้วดาวด้วย เพราะที่นั่นมีน้ำแข็งปกคลุม และน้ำคือปัจจัยสำคัญสำหรับชีวิต
ทะเลสาปน้ำแข็งขอบขาวที่ปากหลุมอุกกาบาตคือน้ำค้างแข็ง
ภาพยาน Phoenix Mars Lander จากจินตนาการของศิลปิน
ภาพถ่ายที่ได้จากยาน Mariner 6 (๒๕๑๒), Viking (๒๕๑๘), Global Surveyor (๒๕๓๙), Mars Pathfinder (๒๕๔๐), Mars Odyssey (๒๕๔๔) และ Phoenix Mars Lander (๒๕๕๑) แสดงให้เห็นว่า ดาวอังคารอาจมีภูเขาไฟที่ยังมีชีวิตอยู่ และทุก ๑๐-๒๐ ล้านปี ผิวดาวจะถูกดาวเคราะห์น้อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว ๑๐๐-๒๔๐ กิโลเมตร ประมาณ ๒๕ ลูกพุ่งชน และถ้าหินที่กระเด็นออกมามีความเร็วสูงกว่า ๕๕,๐๐๐ กิโลเมตร/ชั่วโมง หินก้อนนั้นก็จะสามารถโคจรไปรอบดาวได้ แต่ถ้าหินก้อนนั้นถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีดึงดูด มันก็อาจตกสู่โลกได้ ดังสถิติก้อนอุกกาบาตที่พบตกบนโลก ๑๗,๐๐๐ ชิ้น มาจากดาวอังคาร ๑๑ ชิ้น ความตื่นเต้นในอุกกาบาตประเภทนี้เกิดขึ้นในปี ๒๕๓๙ เมื่อมีรายงานการเห็นฟอสซิลของจุลินทรีย์ในก้อนอุกกาบาตชื่อ ALH 84001 ที่มาจากดาวอังคาร เพราะถ้าซากจุลินทรีย์ที่เห็นเป็นของจริง นั่นแสดงว่า สิ่งมีชีวิตบนโลกก็อาจมาจากสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารได้ แต่การวิเคราะห์อย่างละเอียดปรากฏว่า สิ่งที่เห็นมิใช่ซากของจุลินทรีย์ กลับเป็นปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา
ในที่ประชุมของ American Astronomical Society’s Division of Planetary Science เมื่อวันที่ ๑๔ ตุลาคมปีกลายนี้ Peter Smith แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ได้รายงานผลการสำรวจดาวอังคารของยาน Phoenix Mars Lander ที่ลงสำรวจดาวเมื่อวันที่ ๒๕ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๕๑ ว่า
กล้องถ่ายภาพของยานที่อยู่เหนือพื้นดาว ๒ เมตรได้ถ่ายภาพรอยแยกบนดิน ภาพที่ปรากฏแสดงให้เห็นว่า อุณหภูมิกลางวันและกลางคืนบนดาวมีความแตกต่างกันมาก ส่วนแขนกลที่ถูกออกแบบให้สามารถกวาด ดินและน้ำแข็งได้นั้นก็พบว่า เมื่ออุณหภูมิบนดาวสูง -๓๑ องศาเซลเซียส น้ำแข็งจะระเหิดเป็นไอไปโดยไม่ได้เปลี่ยนเป็นน้ำก่อน ทั้งนี้เพราะความดันบรรยากาศบนดาวมีค่าน้อยมากนั่นเอง ส่วนดินที่ขุดได้ก็เพื่อป้อนเข้าอุปกรณ์ชื่อ Thermal and Evolved Gas Analyzer (TEGA) เพื่อเผาที่อุณหภูมิ ๑,๐๐๐ องศาเซลเซียส และศึกษาก๊าซที่ปล่อยออกมาเพื่อวิเคราะห์อินทรียสารต่าง ๆ ในดินที่ยาน Viking ในอดีตไม่สามารถค้นหาได้ แต่หลังจากเวลาผ่านไป ๓ สัปดาห์ แขนกลไม่สามารถนำน้ำแข็งเข้าเตาได้ ดังนั้นการหาองค์ประกอบที่เป็นไอโซโทปของธาตุอาร์กอน นีออน และคริปทอนซึ่งมีปนในน้ำแข็งจึงทำไม่ได้ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงยังไม่สามารถล่วงรู้ประวัติความเป็นมาของน้ำและบรรยากาศบนดาวอังคารได้ แต่อุปกรณ์ก็ได้เผาดินที่มีน้ำแข็งปนในเตา ๕ เตาจาก ๘ เตาที่ TEGA มีและพบแคลเซียมคาร์บอเนต อีกทั้งได้เห็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอนุภาคที่ยานอวกาศอื่น ๆ เคยสังเกตเห็นถึง ๑๐๐ เท่า นอกจากนี้กล้องถ่ายภาพบนยานยังได้บันทึกภาพ ๒๕,๐๐๐ ภาพ ทำให้เห็นเหตุการณ์หิมะตกและปรากฏการณ์น้ำค้างแข็งเกิดเหนือดาวด้วย แต่สิ่งที่น่าสนใจมากอีกอย่างหนึ่งคือ การพบ perchlorate ion ในดิน ซึ่งมนุษย์อวกาศอาจใช้เป็นตัวออกซิไดซ์เชื้อเพลิงในจรวดของยานอวกาศได้
ในปี ๒๕๕๔ ที่จะถึงนี้ เมื่อดาวอังคารอยู่ไกลจากโลก ๓๗๔ ล้านกิโลเมตร NASA วางแผนจะส่งยานอวกาศชื่อ Mars Science Laboratory (MSL) มูลค่า ๒,๕๐๐ ล้านบาท ไปลงบนดาวอังคารเพื่อค้นหาก๊าซมีเทน ซึ่งถ้าพบจริง นั่นจะเป็นหลักฐานที่แสดงอย่างชัดเจนว่า ณ บริเวณใต้ดินของดาวอังคารมีจุลินทรีย์ การศึกษาที่ผ่านมาไม่พบก๊าซมีเทน แต่กล้องโทรทรรศน์บนโลกได้รายงานในปี ๒๕๔๖ ว่า ภายในเวลาเพียง ๒ เดือนของช่วงฤดูร้อนในปีนั้น ดาวอังคารได้ปล่อยก๊าซมีเทนออกมามากถึง ๒๑,๐๐๐ ตัน แต่เมื่อถึงปี ๒๕๔๙ ก๊าซนี้ได้หายไปอย่างไร้ร่องรอย นี่จึงเป็นปริศนาร้อนที่ NASA ต้องการคำตอบจากยาน MSL ในอีก ๒ ปี เพราะถ้ามีมีเทนจริง สิ่งมีชีวิตบางชนิดก็อาจใช้ก๊าซชนิดนี้ในการดำรงชีวิตได้ โดยเฉพาะจุลินทรีย์ในบริเวณที่มีชื่อว่า Nili Fossae ซึ่งก็คือบริเวณที่ยานอวกาศของ NASA จะลงสำรวจในปี ๒๕๕๔
ณ วันนี้ ประเด็นที่กำลังเป็นที่ถกเถียงกันมากเกี่ยวกับโครงการส่งยานอวกาศไปสำรวจดาวอังคารคือ NASA ได้ส่งยานอวกาศไปสำรวจบ่อยครั้ง แต่ก็มิได้หมายความว่าค่าใช้จ่ายจะถูก เพราะยิ่งส่งค่าใช้จ่ายก็ยิ่งแพง โครงการ Phoenix นั้นสิ้นงบประมาณไปถึง ๑๔,๐๐๐ ล้านบาท ในขณะที่โครงการ MSL ใช้เงินมากถึง ๘๐,๐๐๐ ล้านบาท และเมื่อถึงเวลาเดินทางจริงค่าใช้จ่ายก็อาจสูงถึง ๑๐๐,๐๐๐ ล้านบาท ผู้วิจารณ์โครงการอ้างว่า NASA ไม่เคยคิดจะรีไซเคิลจรวดหรือยานสำรวจ เวลาจะส่งอะไรก็คิดใหม่ สร้างใหม่ และลงทุนใหม่ทุกครั้งไป ในยามที่เศรษฐกิจทั่วโลกกำลังทรุดและถดถอยนี้ การประหยัดจึงเป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีต้องคำนึงถึงด้วย
ความจริงมีว่า ในการจะรู้อะไรจริงเกี่ยวกับดาวอังคารโดยการศึกษาผ่านกล้องโทรทรรศน์นั้นเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ แต่การเดินทางไปดูของจริงก็ต้องมีแผนการใช้เวลาและเงินอย่างมีประสิทธิภาพด้วย
