สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ไขปริศนาการสูญหายของบรรยากาศดาวอังคาร

ไขปริศนาการสูญหายของบรรยากาศดาวอังคาร

13 ก.พ. 2544
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
หากเราสามารถนำน้ำแก้วหนึ่งไปวางไว้บนพื้นผิวดาวอังคาร น้ำในแก้วนั้นจะระเหยหายไปในเกือบจะทันที เนื่องจากบรรยากาศของดาวอังคารเบาบางมาก (น้อยกว่า เปอร์เซ็นต์ของความดันบรรยากาศโลก) จนน้ำในรูปของเหลวไม่สามารถคงสภาพอยู่ได้เป็นเวลานาน นั่นคือปัญหาสำหรับนักดาราศาสตร์ เพราะมีหลักฐานอยู่มากมายบนพื้นผิวดาวอังคารที่แสดงว่าครั้งหนึ่งดาวเคราะห์แดงดวงนี้เป็นดาวที่อุดมสมบูรณ์ไปด้วยน้ำ ไม่ว่าจะเป็นธารน้ำ ดินดอน และที่ราบน้ำท่วมถึง แสดงว่าในยุคอดีต ดาวอังคารจะต้องมีบรรยากาศหนาแน่นมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันมาก แต่บรรยากาศเหล่านั้นหายไปไหน?

หลักฐานล่าสุดที่ได้จากภาพที่ถ่ายโดยยานมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์สนับสนุนทฤษฎีหนึ่งที่อธิบายปริศนาข้อนี้ที่ว่า บรรยากาศส่วนใหญ่ของดาวอังคารถูกลมสุริยะพัดหายไป

ดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กครอบคลุมดาวเอาไว้ ดังนั้นพื้นผิวดาวส่วนใหญ่จึงถูกกระหน่ำโดยลมสุริยะเต็มที่โดยไม่มีสิ่งป้องกัน บรรยากาศชั้นสูงของดาวอังคารจะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออน เมื่อแตกตัวเป็นไอออนแล้วจึงถูกลมสุริยะที่เป็นประจุเหมือนกันพัดปลิวออกไปด้านหลังได้ 

หลักฐานแรกสนับสนุนทฤษฎีนี้ถูกพบในปี 2532 เมื่อยานโฟบอสของโซเวียตสามารถวัดการหดหายของบรรยากาศของดาวอังคารได้โดยตรงในขณะที่ยานเคลื่อนที่ผ่านด้านหลังของดาวอังคาร และพบว่าบรรยากาศของดาวอังคารปลิวเป็นสายออกไปทางด้านหลังตามทิศทางของลมสุริยะ สมมติว่าการหดหายของบรรยากาศตามที่โฟบอสวัดได้เกิดขึ้นมาอย่างต่อเนื่อง เมื่อมองย้อนหลังไปในอดีตของดาวอังคาร พันล้านปี จะพบว่าปริมาณบรรยากาศของดาวอังคารที่ถูกลมสุริยะพัดออกไปจะมากเกือบเท่ากับปริมาณบรรยากาศที่นักดาราศาสตร์คาดว่าเคยมีอยู่บนดาวอังคารเลยทีเดียว

แม้ว่าดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กห่อหุ้มดาวอยู่ แต่นักดาราศาสตร์เชื่อว่ามันเคยมีมาก่อนเมื่อครั้งอดีต และปัจจุบันก็ยังมีสนามแม่เหล็กหลงเหลืออยู่เป็นหย่อม ๆ ดังที่ปรากฏในภาพถ่ายพื้นผิวของดาวอังคารที่ถ่ายโดยยานมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์เมื่อปี 2541 ภาพดังกล่าวเปิดเผยชั้นสนามแม่เหล็กขนาดย่อมอยู่บริเวณซีกใต้ของดาวอังคาร สนามแม่เหล็กเฉพาะท้องถิ่นนี้ทำหน้าที่เหมือนร่มบังลมสุริยะให้กับพื้นผิวดาวอังคาร บรรยากาศอันเบาบางของดาวที่อยู่ใต้ "ร่ม" นี้จึงถูกปกป้องเอาไว้ไม่ให้ถูกลมสุริยะพัดหลุดออกไปจากดาวได้ สนามแม่เหล็กเฉพาะท้องถิ่นนี้มีความเข้มข้นที่พื้นผิวดาวใกล้เคียงกับสนามแม่เหล็กโลกเลยทีเดียว 

เมื่อไม่นานมานี้เอง นักดาราศาสตร์พบหลักฐานอีกชิ้นหนึ่งที่แสดงการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคารโดยลมสุริยะ เป็นภาพแสดงไอโอโนสเฟียร์ของดาวอังคารที่ถ่ายโดยอุปกรณ์อิเล็กตรอนรีเฟล็กโทรมิเตอร์ของยานมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์ ภาพนี้พบว่าการกระจายตัวของไอโอโนสเฟียร์ของดาวอังคารตรงกับหย่อมสนามแม่เหล็กของดาวอังคารพอดี 

อย่างไรก็ตาม บริเวณใต้ร่มแม่เหล็กที่ถูกคุ้มครองจากลมสุริยะก็ไม่ได้มีความหนาแน่นมากนัก มันเพียงแต่เป็นบริเวณที่มีการสูญเสียบรรยากาศชั้นสูงน้อยกว่าบริเวณอื่น ๆ เท่านั้น

(บน) โลกและบรรยากาศโลกถูกปกป้องโดยชั้นของสนามแม่เหล็กหรือแมกนีโตสเฟียร์หนาถึง 50,000 กิโลเมตร (ล่าง) ดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ บรรยากาศของดาวอังคารจึงถูกกระทบโดยตรงจากลมสุริยะ

(บน) โลกและบรรยากาศโลกถูกปกป้องโดยชั้นของสนามแม่เหล็กหรือแมกนีโตสเฟียร์หนาถึง 50,000 กิโลเมตร (ล่าง) ดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ บรรยากาศของดาวอังคารจึงถูกกระทบโดยตรงจากลมสุริยะ

แผนที่ของสนามแม่เหล็กที่ฝังอยู่ในเปลือกของดาวอังคารที่ถ่ายได้โดยยานมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์

แผนที่ของสนามแม่เหล็กที่ฝังอยู่ในเปลือกของดาวอังคารที่ถ่ายได้โดยยานมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์

ที่มา: