สมาคมดาราศาสตร์ไทย

น้ำบนดวงจันทร์อาจไม่มากอย่างที่คิด

น้ำบนดวงจันทร์อาจไม่มากอย่างที่คิด

29 ต.ค. 2566
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ในช่วงหลายปีทีผ่านมา ดวงจันทร์กลับมาเป็นที่สนใจขององค์กรทางอวกาศอีกครั้ง หลายชาติเริ่มกลับมาดำเนินโครงการสำรวจดวงจันทร์อีกครั้งหลังจากที่มองข้ามไปนาน เหตุหนึ่งที่ดวงจันทร์กลับมาเป็นที่สนใจโดยเฉพาะที่ขั้วใต้ เหตุเพราะมีหลักฐานหลายอย่างชี้ว่า ที่นั่นอาจมีน้ำอยู่ด้วย

การหาแหล่งน้ำบนดวงจันทร์ มีความหมายอย่างมากต่อการสำรวจดวงจันทร์หรือแม้แต่การตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ในอนาคต เพราะน้ำเป็นทรัพยากรที่สำคัญแต่มีน้ำหนักมาก หากมีน้ำบนดวงจันทร์เป็นจำนวนมากจริง ก็หมายความว่ายานสำรวจในอนาคตอาจไม่ต้องพกน้ำไปมากนัก เพราะไปหาเอาบนดวงจันทร์ได้ นักดาราศาสตร์เคยประเมินว่าอาจอยู่ในรูปของพืดน้ำแข็งหรือทะเลสาบน้ำแข็งที่ขังอยู่ตามก้นหลุมขนาดใหญ่ที่อาจลึกหลายสิบเมตรก็เป็นได้ 

นอกจากนี้ทะเลสาบน้ำแข็งยังอาจเป็นเป้าหมายที่ดีสำหรับการท่องเที่ยวอวกาศอีกด้วย นักท่องเที่ยวอวกาศในอนาคตอาจได้ไปดื่มด่ำกับท้องฟ้าที่พราวพร่างไปด้วยดวงดาว นอนชมโลกสีน้ำเงินที่ขอบฟ้าที่ริมทะเลสาบน้ำแข็งบนดวงจันทร์

แต่อย่าเพิ่งฝันไปไกลนัก เพราะนักดาราศาสตร์คณะหนึ่งพบว่า มีปัจจัยหนึ่งที่อาจทำให้ดวงจันทร์มีน้ำไม่มากอย่างที่เคยคิดไว้ก็เป็นได้

สภาพพื้นผิวบนดวงจันทร์ใกล้รอยต่อกลางวัน-กลางคืน ถ่ายจากยานอะพอลโล 12 (จาก NASA)

บนดวงจันทร์ไม่มีบรรยากาศ ดังนั้นพื้นผิวดวงจันทร์เมื่อถูกแสงอาทิตย์จึงร้อนจัด หากมีน้ำอยู่ที่ใดก็จะถูกความร้อนจากแดดแผดเผาจนระเหยไปหมด แต่บนดวงจันทร์มีบางพื้นที่เป็นที่อับแสง ไม่เคยถูกแสงอาทิตย์เป็นเวลานาน บริเวณดังกล่าวได้แก่ก้นหลุมอุกกาบาตที่อยู่ใกล้ขั้วดวงจันทร์ บริเวณดังกล่าวจึงมืดมิดและหนาวเย็นตลอดกาล บางแห่งอาจมีอุณหภูมิต่ำถึง -163 องศาเซลเซียส 

ในช่วงต้นของการกำเนิดระบบสุริยะ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อราว 3.8 พันล้านปีก่อน ระบบสุริยะชั้นในที่โลกโคจรอยู่ถูกดาวเคราะห์น้อยและดาวหางกระหน่ำชนอย่างหนักหน่วง ดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่บริเวณนี้ ทั้งดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคารล้วนถูกชนจนพรุน รวมถึงดวงจันทร์ของโลกด้วย

ในช่วงเวลาดังกล่าว ดวงจันทร์ยังคงคุกรุ่นไปด้วยกิจกรรมทางภูเขาไฟ มีการคายน้ำออกมาจากภายในดวงจันทร์สู่พื้นผิวจำนวนมาก หากขณะนั้นมีหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่มืดมิดอยู่ น้ำที่ถูกคายออกมาก็จะมีที่อยู่และสะสมอยู่ที่ก้นหลุมได้และอาจเหลือรอดจนมาถึงปัจจุบัน น้ำที่ก้นหลุมจะมีมากหรือน้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับเวลาสะสมเป็นสำคัญ ยิ่งเวลาสะสมนานขึ้นเท่าใด น้ำที่สะสมก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น 

นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งที่นำโดย นอร์เบิร์ต ชอร์กโฮเฟอร์ จากสถาบันวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ และ เรลูกา รูฟู จากสถาบันวิจัยเซาท์เวสต์  ได้สร้างแบบจำลองการโคจรของดวงจันทร์ด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อค้นหาสาเหตุที่อัตราการถอยห่างของดวงจันทร์ที่อยู่ที่ประมาณ 3.8 เซนติเมตรต่อปีกับอายุของดวงจันทร์ (4.5 พันล้านปี) ไม่สอดคล้องกัน 

แผนที่แสดงตำแหน่งของหลุมอุกกาบาตบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ แสดงระยะเวลาของแต่ละพื้นที่ที่ไม่ถูกแสงแดด  (จาก Norbert Schorghofer/PSI)


แบบจำลองการส่ายของแกนหมุนดวงจันทร์ที่สร้างขึ้นมาใหม่พบว่าการโคจรพ้องระหว่างโลกและดวงจันทร์น่าจะเป็นตัวการทำให้อัตราการถอยห่างผันแปร และยังมีผลให้แกนหมุนของควงของดวงจันทร์เปลี่ยนทิศได้อีกด้วย หากเป็นเช่นนั้นจริง ย่อมแสดงว่าพบว่าหลุมบริเวณขั้วจะอยู่ในความมืดมิดได้ไม่นานนัก ชอร์กโฮเฟอร์ประเมินว่า ระยะเวลาเฉลี่ยของหลุมที่จะคงอยู่ที่ขั้วดวงจันทร์นานเพียงประมาณไม่เกิน 1.8 พันล้านปี 

นั่นหมายความว่าแต่ละหลุมจะมีเวลาสะสมน้ำในหลุมไม่มากนัก ทำให้ปริมาณน้ำที่ก้นหลุมอาจไม่มากอย่างที่หลายคนฝันหวานไว้ก็ได้ 

การค้นพบนี้มีผลอย่างมากต่อการประเมินปริมาณน้ำแข็งที่จะพบได้ในหลุม ดังนั้นผู้วางแผนภารกิจสำรวจขั้วดวงจันทร์ในอนาคต เช่นภารกิจอาร์เทมิส ที่จะส่งคนลงไปสำรวจหาน้ำที่ขั้วดวงจันทร์จะต้องเลือกตำแหน่งลงจอดให้ใกล้เคียงกับหลุมที่มีอายุมากเข้าไว้ เพราะนั่นจะหมายความว่ามีโอกาสพบน้ำที่ก้นหลุมมากขึ้นด้วย