สมาคมดาราศาสตร์ไทย

น้ำแข็งบนดาวพุธเกิดจากความร้อน

น้ำแข็งบนดาวพุธเกิดจากความร้อน

30 มี.ค. 2563
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดาวพุธ ดาวเคราะห์ดวงในสุดของระบบสุริยะ อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด จึงรับรังสีของดวงอาทิตย์เข้มข้นที่สุด มีอุณหภูมิพื้นผิวด้านกลางวันร้อนดั่งขุมนรกถึง 400 องศาเซลเซียส 

แต่ทราบหรือไม่ บนดาวพุธมีน้ำแข็งด้วย

แม้พื้นผิวดาวพุธจะถูกแสงแดดแผดเผาจนร้อนจัด แต่บริเวณก้นหลุมอุกกาบาตใกล้ขั้วดาวที่ไม่เคยได้รับแสงแดดเลย มีอุณหภูมิหนาวจัดตลอดปีถึง -200 องศาเซลเซียส หากบริเวณนี้ได้รับน้ำจากที่ใดที่หนึ่ง ก็จะกลายเป็นน้ำแข็งขังอยู่ที่ก้นหลุมนี่เอง นอกจากดาวพุธแล้ว ดวงจันทร์ของเราก็มีน้ำแข็งบริเวณขั้วเช่นเดียวกัน การสำรวจทั้งจากเรดาร์บนพื้นโลกและจากยานอวกาศก็ยืนยันว่า มีน้ำแข็งบนขั้วดาวพุธและขั้วดวงจันทร์จริง 

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าน้ำที่มาเติมลงในก้นหลุมที่ขั้วดาวมาจากดาวหางและดาวเคราะห์น้อย น้ำเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในดาวหางและดาวเคราะห์น้อยอยู่แล้ว เมื่อวัตถุเหล่านี้มาชนบนดาวพุธ ก็จะทิ้งน้ำเอาไว้บนพื้นผิว หากชนบริเวณที่มีแดด ก็คงจะระเหยไปหมดในเวลารวดเร็ว แต่หากชนบริเวณก้นหลุมใกล้ขั้วดาวแล้ว น้ำก็จะถูกกักไว้ในแอ่งอันมืดมิดและหนาวเย็นตลอดกาล

แต่เมื่อไม่นานมานี้ นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งกล่าวว่า นั่นไม่ใช่ที่มาของน้ำแข็งทั้งหมด ยังมีอีกส่วนหนึ่งที่มีแหล่งกำเนิดต่างออกไป 

แม้ดาวพุธจะร้อนจัด แต่ที่ขั้วดาวยังมีหย่อมที่เย็นจัดจนมีน้ำแข็งขังอยู่ ภาพจากยานแมสเซนเจอร์ (จาก NASA MESSENGER)


ย้อนหลังไปในปี 2552 นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งพบว่า อนุภาคประจุไฟฟ้าจากลมสุริยะที่พัดมาทำอันตรกิริยากับออกซิเจนที่อยู่ในเม็ดฝุ่นบนดวงจันทร์ ทำให้เกิดไฮดร็อกซีล (OH) ขึ้นได้ ไฮดร็อกซีลเป็นสารประกอบชนิดหนึ่งที่โมเลกุลประกอบด้วยไฮโดรเจนกับออกซิเจนอย่างละหนึ่งอะตอม 

ต่อมาในปี 2561 แบรนต์ โจนส์ กับ ทอมัส ออร์แลนโด จากจอร์เจียเทคได้ศึกษากระบวนการนี้ โดยใช้ข้อมูลจากยานแมสเซนเจอร์ร่วมกับการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ทั้งคู่ได้เผยแพร่รายงานการวิจัยที่แสดงว่าความร้อนจากแสงอาทิตย์ไม่เพียงทำให้เกิดไฮดร็อกซีลบนดวงจันทร์แล้วยังทำให้เกิดน้ำขึ้นเล็กน้อยอีกด้วย กระบวนการนี้ยังเกิดขึ้นได้บนดาวเคราะห์น้อย ดาวพุธ หรือวัตถุใด ๆ ก็ตามที่พื้นผิวรับลมสุริยะโดยตรง

ทอม ออร์แลนโด จากจอร์เจียเทค (ซ้าย) กับ แบนต์ โจนส์ (ขวา)  (จาก Georgia Tech Rob Felt)


บนดวงจันทร์ น้ำจากกระบวนการนี้มีไม่มากนัก เพราะอุณหภูมิไม่สูงมาก แต่ดาวพุธซึ่งมีอุณหภูมิพื้นผิวด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์สูงถึง 400 องศาเซลเซียส ผลของกระบวนการนี้จะเห็นได้ชัดเจน

บนพื้นผิวของดาวพุธมีส่วนผสมของแร่ในกลุ่มไฮดร็อกซีล เมื่อได้รับความร้อนสูงจากดวงอาทิตย์ จะทำให้โมเลกุลแตกออกเป็นอะตอมเดี่ยว ต่อมาอะตอมเดี่ยวจับกันเป็นโมเลกุลน้ำและไฮโดรเจน ซึ่งจะหลุดลอยขึ้นจากพื้นผิว โมเลกุลน้ำที่เกิดขึ้นอยู่ได้ไม่นานเพราะพลังงานแสงอาทิตย์ทำให้มันแตกสลายไปอีกครั้ง แต่หากกระบวนการนี้เกิดขึ้นใกล้กับแอ่งที่มืดมิดบริเวณขั้วดาวพุธ โมเลกุลน้ำที่เกิดขึ้นก็จะรอดจากการถูกแผดเผาและตกลงสะสมเป็นน้ำแข็งที่ก้นแอ่ง


โจนส์ได้ประเมินว่า มีน้ำแข็งบนดาวพุธที่เกิดขึ้นจากกระบวนการนี้อยู่ประมาณ 1013 กิโลกรัม หรือกว่าหนึ่งหมื่นล้านตันภายในช่วงเวลา ล้านปี คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของน้ำแข็งที่พบบนดาวพุธทั้งหมด

ยานแมสเซนเจอร์เป็นยานสำรวจดาวพุธขององค์การนาซา ยานได้โคจรรอบดาวพุธทั้งแต่ปี 2552-2558 มีหน้าที่ศึกษาองค์ประกอบเคมี ภูมิศาสตร์ และสนามแม่เหล็ก