โพรบ MAVEN ของ NASA ตรวจพบอนุภาคที่มีพลังที่สามารถขับก๊าซได้ซานฟรานซิสโก — งานวิจัยใหม่ชี้ อนุภาคที่ระเบิดจากดวงอาทิตย์อาจรั่วไหลในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารตอนล่าง
Mars Atmosphere และ Volatile EvolutioN ของ NASA หรือ MAVEN ตรวจพบอนุภาคความเร็วสูงในลมสุริยะที่เจาะลึกเข้าไปในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์มากกว่าที่เคยคิดไว้ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ภารกิจประกาศเมื่อวันที่ 15 ธันวาคมในการประชุมประจำปีของ American Geophysical Union นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าอนุภาคเหล่านี้สามารถกระตุ้นก๊าซในชั้นบรรยากาศได้ ทำให้พวกมันหนีออกสู่อวกาศและช่วยดึงชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ออกไป
งานนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่า
“เข้าใจว่าการสูญเสียชั้นบรรยากาศเป็นเวลาหลายพันล้านปีอาจเปลี่ยนแปลงความสามารถของพื้นผิวดาวอังคารในการดำรงชีวิตได้อย่างไร” Paul Mahaffy นักวิทยาศาสตร์ด้านเครื่องมือของ MAVEN จาก NASA Goddard Space Flight Center ใน Greenbelt, Md. กล่าว
ผืนน้ำในทะเลสาบและแม่น้ำที่แห้งแล้งซึ่งแกะสลักไว้ในภูมิประเทศของดาวอังคาร บ่งบอกว่าดาวเคราะห์ดวงนี้เคยมีพื้นผิวที่อุ่นและเปียกชื้น ดังนั้นจึงมีชั้นบรรยากาศที่ปกคลุมหนาแน่น กว่าพันล้านปี ก๊าซอย่างเช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และอาร์กอนที่มีไอโซโทปที่เบากว่าของอะตอมของพวกมันหนีออกจากชั้นบรรยากาศ ทิ้งพี่น้องที่หนักกว่าไว้เบื้องหลัง กลไกที่แน่นอนและอัตราการทำให้ชั้นบรรยากาศบางลงยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้
MAVEN ซึ่งเปิดตัวในปี 2556 ได้ออกตามล่ากลไกที่รับผิดชอบต่อการสูญเสียบรรยากาศนี้ ตั้งแต่วันที่ 21 กันยายน ยานอวกาศได้แล่นรอบดาวอังคารในเส้นทางรูปไข่ ซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวโลก 150 ถึง 2,200 กิโลเมตร ในแต่ละวงโคจร หัววัดจะจุ่มลงในชั้นของอิเล็กตรอนและอะตอมที่มีประจุที่เรียกว่าไอออนที่ล้อมรอบโลก นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าไอโอโนสเฟียร์นี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันรอบดาวอังคาร พัดพาลมสุริยะที่เข้ามาออกจากโลก อย่างไรก็ตาม การวัดใหม่ของ MAVEN เผยให้เห็นว่านี่ไม่ใช่กรณีเสมอไป
โพรบสังเกตไอออนจากลมสุริยะเจาะลึกเข้าไปในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้มาก ถึงประมาณ 200 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวและใต้ชั้นบรรยากาศของไอโอโนสเฟียร์ อนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 450 กิโลเมตรต่อวินาที และเพิ่มความเร็วให้กับก๊าซในชั้นบรรยากาศที่ชนเข้าไป หากมีการถ่ายโอนพลังงานเพียงพอระหว่างการชน ก๊าซจะหลุดออกจากแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร
จิม แม็คแฟดเดน สมาชิกทีม MAVEN นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ระบุว่า โดยการสวมชุดพรางตัวขณะเคลื่อนตัวลงมา อนุภาคอาจสามารถทะลุเข้าไปในชั้นบรรยากาศได้ McFadden เสนอว่าอะตอมที่มีประจุบวกในลมสุริยะสามารถรับอิเล็กตรอนจากที่ใดที่หนึ่งและกลายเป็นกลางได้ หากไม่มีประจุสุทธิ อะตอมเหล่านี้จะผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์โดยไม่ลดทอนลงสู่ชั้นบรรยากาศด้านล่าง ซึ่งพวกมันจะสูญเสียอิเล็กตรอนที่ลอยอยู่และฟื้นลักษณะของลมสุริยะเริ่มต้น เมื่ออยู่ในชั้นบรรยากาศ อนุภาคของลมสุริยะสามารถช่วยแยกส่วนต่างๆ ของบรรยากาศออกสู่อวกาศได้
“นี่เป็นเรื่องที่น่าทึ่ง” McFadden กล่าว “มีประชากรพลังงานลมสุริยะบางส่วนที่อยู่บนที่สูง หายไปที่ระดับความสูงปานกลาง และกลับมาที่ระดับความสูงต่ำ”
McFadden กล่าวว่าไอออนของลมสุริยะที่เปลี่ยนรูปร่างเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคารยังคงไม่แน่นอน
การค้นพบของ MAVEN ควรช่วยนักวิจัยรวบรวมอดีตของดาวอังคาร คริสโตเฟอร์ เว็บสเตอร์ นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นของ NASA ในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งทำงานร่วมกับยานสำรวจ Curiosity rover ของ NASA กล่าว
“ชุมชนจะสามารถรวบรวมผลลัพธ์จาก Curiosity และ MAVEN เพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการของสภาพอากาศบนดาวอังคารได้ดีขึ้น” เขากล่าว “MAVEN ทำให้เราได้รู้ว่าการสูญเสียบรรยากาศเกิดขึ้นได้อย่างไร”
“มันเป็นปริศนาจริงๆ” Jakosky กล่าว มีฝุ่นจำนวนมากที่จะผ่านเข้ามาไม่ว่าจะจากพื้นดินหรือจากอวกาศ แต่ถ้าไม่ได้อยู่ระหว่างทาง “ฉันไม่รู้ว่าจะถืออะไรไว้ที่นั่น” เขากล่าว Jakosky หวังว่าทีม MAVEN จะได้รับภาพที่ดีขึ้นว่าฝุ่นอาศัยอยู่ที่ไหนและเคลื่อนที่อย่างไรเมื่อภารกิจดำเนินต่อไป
Joel Hurowitz นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ Stony Brook University ในนิวยอร์กกล่าวว่า “เป็นที่ชัดเจนว่าชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวอังคารมีพลวัตมากกว่าที่ใครจะคาดคิดได้” กล่าว Hurowitz ตื่นเต้นที่ MAVEN จะเปิดเผยว่าชั้นบรรยากาศของดาวอังคารไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ( SN Online: 4/13/14 ) แต่การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นเชื่อมโยงกับบันทึกทางประวัติศาสตร์ที่ถูกกักขังไว้ในหินตะกอนบนพื้นผิวของดาวเคราะห์อย่างไร
Hurowitz กล่าวว่าเนื่องจากสิ่งที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศและปริมาณข้อมูลที่เข้ามามากมาย จึงต้องใช้เวลาสักระยะก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถคลี่คลายสิ่งที่เกิดขึ้นบนท้องฟ้าเหนือดาวอังคารได้ “เราทุกคนต้องนั่งลง อดทน และให้เวลาพวกเขาหาว่าข้อมูลทั้งหมดกำลังบอกอะไรพวกเขา”
