อธิบาย: เหตุใดดาวอังคารจึงน่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ และนักผจญภัยที่อาศัยอยู่ในเราทุกคน

Mars 2020 Perseverance Rover ของ NASA ได้แตะพื้นผิวดาวอังคารในช่วงเช้าของวันศุกร์ ผลการทดลองโดย Perseverance มีแนวโน้มที่จะกำหนดการสำรวจดาวอังคารในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า นักวิทยาศาสตร์ของ NASA อธิบายว่าทำไมและอย่างไร

ความเพียรเป็นห้องปฏิบัติการเคลื่อนที่ที่ล้ำหน้า แพงที่สุด และซับซ้อนที่สุดที่ส่งไปยังดาวอังคาร (ภาพ: Twitter/ @@NASAPersevere)

ความพากเพียรไม่ได้เป็นเพียงภารกิจอื่นของ Rover ความเพียรเป็นห้องปฏิบัติการเคลื่อนที่ที่ล้ำหน้า แพงที่สุด และซับซ้อนที่สุดที่ส่งไปยังดาวอังคาร ผลการทดลองเกี่ยวกับความเพียรมีแนวโน้มที่จะกำหนดการสำรวจดาวอังคารในอีกสองสามทศวรรษข้างหน้า ซึ่งจะกำหนดเส้นทางการค้นหาชีวิตและภารกิจในอนาคตของดาวอังคาร

Mars Science ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา

เราเข้าใจดาวอังคารมาไกลมากตั้งแต่เริ่มปฏิบัติภารกิจรุ่นแรกในทศวรรษ 1960 ภารกิจของชาวไวกิ้งในช่วงกลางทศวรรษที่ 1970 ได้ทำการวิเคราะห์ทางเคมีครั้งแรกของดินบนดาวอังคาร เช่นเดียวกับการทดลองทางชีววิทยาสี่ครั้งเพื่อตรวจหากิจกรรมทางชีวภาพ การทดลองไม่ได้ให้หลักฐานที่แน่ชัดเกี่ยวกับชีวิต

ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมติฐานบนพื้นฐานขององค์ประกอบแร่และพื้นผิวของหิน ว่าอุกกาบาตบางชนิดอาจมีแหล่งกำเนิดในดาวอังคาร ตรงกันข้ามกับแถบดาวเคราะห์น้อย ในปี 1984 การศึกษาพบว่าองค์ประกอบไอโซโทปของก๊าซหายาก (ซีนอน คริปทอน นีออน และอาร์กอน) ตรงกับอัตราส่วนไอโซโทปของบรรยากาศดาวอังคารที่วัดโดยยานอวกาศไวกิ้ง การค้นพบนี้เป็นช่องทางให้นักธรณีเคมีศึกษาตัวอย่างดาวอังคาร และช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการทางธรณีเคมีของดาวอังคารมากขึ้น

ดาวอังคารถือเป็นดาวเคราะห์ที่แห้งแล้งในศตวรรษที่ 20 สิ่งนี้เปลี่ยนไปในปี 2544 เมื่อ Gamma Ray Spectrometer บนยานอวกาศ Mars Odyssey ตรวจพบลายเซ็นไฮโดรเจนที่น่าสนใจซึ่งดูเหมือนจะบ่งบอกถึงการปรากฏตัวของน้ำแข็งในน้ำ แต่มีความคลุมเครือ เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอื่นๆ ได้เช่นกัน รวมทั้งสารประกอบอินทรีย์

เพื่อทดสอบการปรากฏตัวของน้ำ NASA ได้ส่งยานอวกาศไปยังพื้นที่ใกล้กับขั้วโลกใต้ของดาวอังคารในปี 2550 ยานอวกาศได้ศึกษาดินรอบ ๆ ตัวลงจอดด้วยแขนหุ่นยนต์และสามารถระบุการปรากฏตัวของน้ำบนดาวอังคารได้โดยไม่มีความคลุมเครือ สำหรับครั้งแรก.

ภาพถ่ายแรกที่ส่งโดยยานสำรวจ Perseverance แสดงพื้นผิวดาวอังคารหลังจากลงจอดในปล่องภูเขาไฟ Jezero เมื่อวันพฤหัสบดีที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2564 (NASA ผ่าน AP)

รถแลนด์โรเวอร์ Curiosity มีเครื่องมือที่เรียกว่า SAM (หรือ Sample Analysis at Mars) ซึ่งมีชุดสเปกโตรมิเตอร์ที่มีเป้าหมายในการตรวจจับสารประกอบอินทรีย์บนดาวอังคาร SAM มีแมสสเปกโตรมิเตอร์ที่สามารถวัดได้ไม่เพียงแค่องค์ประกอบ แต่รวมถึงไอโซโทปด้วย เครื่องมือนี้ได้ทำให้การค้นพบสารประกอบอินทรีย์สายโซ่ขนาดใหญ่บนดาวอังคารที่น่าสนใจ ไม่มีใครรู้ว่าสารอินทรีย์เหล่านี้ก่อตัวบนดาวอังคารอย่างไร: กระบวนการนี้น่าจะไม่มีชีวิต แต่มีความเป็นไปได้ที่น่าสนใจที่โมเลกุลที่ซับซ้อนดังกล่าวจะก่อตัวขึ้นโดยกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับชีวิต

Mars Insight กำลังสร้างประวัติศาสตร์อยู่ในขณะนี้ โดยการตรวจสอบกิจกรรมแผ่นดินไหวและการไหลของความร้อนบนดาวอังคาร ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจองค์ประกอบของการตกแต่งภายในของดาวอังคาร

Dr Amitabha Ghosh เป็นนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของ NASA ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. เขาเคยทำงานให้กับภารกิจ NASA Mars Missions หลายครั้งโดยเริ่มจากภารกิจ Mars Pathfinder Mission ในปี 1997 เขาดำรงตำแหน่งประธานคณะทำงานปฏิบัติการวิทยาศาสตร์สำหรับภารกิจ Mars Exploration Rover และได้รับมอบหมายให้เป็นผู้นำการปฏิบัติงานด้านยุทธวิธี Rover บนดาวอังคารมานานกว่า 10 ปี เขาช่วยวิเคราะห์หินก้อนแรกบนดาวอังคาร ซึ่งบังเอิญเป็นหินก้อนแรกที่วิเคราะห์จากดาวดวงอื่น

เสน่ห์ที่ยั่งยืนกับดาวอังคาร

ทำไมนักวิทยาศาสตร์ถึงสนใจดาวอังคาร? และสำหรับนักสำรวจ-นักผจญภัยในพวกเราทุกคน? มีเหตุผลหลักสองประการ

ประการแรก ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่ชีวิตอาจมีวิวัฒนาการมาในอดีต ชีวิตวิวัฒนาการบนโลกเมื่อ 3.8 พันล้านปีก่อน สภาพของดาวอังคารตอนต้นเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อนนั้นใกล้เคียงกับสภาพของโลกมาก มีชั้นบรรยากาศหนาซึ่งทำให้น้ำบนพื้นผิวดาวอังคารมีเสถียรภาพ ถ้าสภาพบนดาวอังคารเหมือนกับสภาพบนโลกจริง ก็มีความเป็นไปได้ที่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจะวิวัฒนาการบนดาวอังคาร

ประการที่สอง ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มนุษย์สามารถเยี่ยมชมหรืออาศัยอยู่ได้ในระยะยาว ดาวศุกร์และดาวพุธมีอุณหภูมิสูงมาก อุณหภูมิเฉลี่ยมากกว่า 400 องศาเซลเซียส หรือร้อนกว่าเตาอบทำอาหาร ดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะชั้นนอกที่ขึ้นต้นด้วยดาวพฤหัสบดีประกอบด้วยก๊าซ ไม่ใช่ซิลิเกตหรือหิน และเย็นมาก ดาวอังคารมีอัธยาศัยค่อนข้างดีในแง่ของอุณหภูมิ โดยมีช่วงโดยประมาณระหว่าง 20 องศาเซลเซียสที่เส้นศูนย์สูตรถึงลบ 125 องศาเซลเซียสที่ขั้ว

ภารกิจแห่งความเพียรบนดาวอังคาร

ความเพียรกล่าวถึงทั้งประเด็นสำคัญเกี่ยวกับดาวอังคาร – การค้นหาชีวิตและภารกิจของมนุษย์ต่อดาวเคราะห์ดวงนั้น

ตัวอย่างภารกิจกลับ: มีชีวิตบนดาวอังคารหรือไม่?

ความเพียรเป็นก้าวแรกในโครงการหลายขั้นตอนเพื่อนำตัวอย่างกลับมาจากดาวอังคาร การศึกษาตัวอย่างหินที่ส่งคืนในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อนทั่วโลก หวังว่าจะให้คำตอบที่แน่ชัดว่าชีวิตบนดาวอังคารในอดีตมีจริงหรือไม่

นี่คือขั้นตอนในการคืนตัวอย่าง:

ในขั้นแรก ความเพียรจะรวบรวมตัวอย่างหินและดินในหลอดขนาดซิการ์ 43 หลอด ตัวอย่างจะถูกรวบรวม กระป๋องจะถูกปิดผนึก และทิ้งไว้บนพื้น

ขั้นตอนที่สองคือให้ Mars Fetch Rover (จัดทำโดย European Space Agency) ลงจอด ขับรถ และรวบรวมตัวอย่างทั้งหมดจากสถานที่ต่างๆ แล้วกลับไปที่ Lander

จากนั้น Fetch Rover จะย้ายถังบรรจุไปยัง Ascent Vehicle ยาน Mars Ascent จะพบกับ Orbiter หลังจากนั้น Orbiter จะนำตัวอย่างกลับมายังโลก

โครงการระยะยาวนี้เรียกว่า MSR หรือ Mars Sample Return MSR จะปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของดาวอังคาร หากดำเนินการ MSR สำเร็จ เราก็จะได้คำตอบที่สมเหตุสมผลว่ามีสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กบนดาวอังคารหรือไม่

แต่ MSR มีความเสี่ยง หากส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่งล้มเหลว เช่น Fetch Rover หรือ Mars Ascent Vehicle MSR ก็ถึงวาระ ความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่คือกลยุทธ์ ด้วยค่าใช้จ่ายของ MSR อาจมียานอวกาศ 5-10 ภารกิจไปยังส่วนต่างๆ ของระบบสุริยะ ดังนั้น เมื่อเลือก MSR NASA จึงไม่มีตัวเลือกที่จะทำภารกิจอื่นๆ เหล่านั้น

การผลิตออกซิเจนบนดาวอังคาร: ข้อกำหนดที่สำคัญ

เพื่อให้ภารกิจของมนุษย์สู่ดาวอังคารเป็นจริง ค่าใช้จ่ายต้องสมเหตุสมผล เพื่อให้ต้นทุนสมเหตุสมผล จำเป็นต้องมีเทคโนโลยีและโครงสร้างพื้นฐานในการผลิตออกซิเจนบนดาวอังคารโดยใช้วัตถุดิบที่มีอยู่บนดาวอังคาร

หากไม่มีวิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตออกซิเจนบนดาวอังคาร ภารกิจของมนุษย์ไปยังดาวอังคารจะมีราคาแพงมากและไม่สมจริง หากไม่มีแผนการผลิตออกซิเจนที่เชื่อถือได้บนดาวอังคาร แผนของ Elon Musk ในการจัดหาการขนส่งเชิงพาณิชย์ไปยังดาวอังคารอาจมีความเสี่ยงที่จะล้มเหลว

ความเพียรจะมีเครื่องมือ - MOXIE หรือ Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment ซึ่งจะใช้พลังงาน 300 วัตต์เพื่อผลิตออกซิเจนประมาณ 10 กรัมโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ

หากการทดลองนี้ประสบความสำเร็จ MOXIE สามารถขยายขนาดได้ถึง 100 เท่าเพื่อจัดหาความต้องการที่สำคัญสองประการของมนุษย์ ได้แก่ ออกซิเจนสำหรับการหายใจ และเชื้อเพลิงจรวดสำหรับการเดินทางกลับสู่โลก

มองหาน้ำใต้ดินบนดาวอังคาร

ความพากเพียรจะนำ Radar Imager สำหรับการทดลองใต้ผิวดินของดาวอังคาร (RIMFAX) RIMFAX จะให้แผนที่ความละเอียดสูงของโครงสร้างใต้ผิวดินที่ไซต์เชื่อมโยงไปถึง เครื่องมือนี้จะค้นหาน้ำใต้ผิวดินบนดาวอังคารด้วย ซึ่งหากพบ จะช่วยกรณีสำหรับภารกิจของมนุษย์หรือสาเหตุของการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์บนดาวอังคารอย่างมาก

ทดลองเฮลิคอปเตอร์บินบนดาวอังคาร

Mars Helicopter เป็นโดรนขนาดเล็กจริงๆ เป็นการทดลองสาธิตเทคโนโลยี: เพื่อทดสอบว่าเฮลิคอปเตอร์สามารถบินในบรรยากาศเบาบางบนดาวอังคารได้หรือไม่

ความหนาแน่นต่ำของบรรยากาศบนดาวอังคารทำให้โอกาสที่เฮลิคอปเตอร์หรือเครื่องบินจะบินบนดาวอังคารนั้นต่ำมาก การขนส่งทางไกลบนดาวอังคารต้องพึ่งพายานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์จรวดในการขึ้นและลงด้วยพลังงาน

เราอาจจะเป็นทศวรรษจากสองเหตุการณ์สำคัญในการสำรวจดาวอังคาร: ภารกิจของมนุษย์สู่ดาวอังคารและคำตอบที่เด็ดขาดสำหรับคำถามที่ว่าดาวอังคารอาศัยอยู่หรือยังคงอาศัยอยู่ด้วยกล้องจุลทรรศน์ ความพากเพียรคาดว่าจะให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญสำหรับคำถามทั้งสองข้อ

แบ่งปันกับเพื่อนของคุณ: