ก๊าซจากกิจกรรมภูเขาไฟดาวอังคาร
ระบบสุริยะส่วนในนั้นเดือดปุดไปด้วยไฟจากภูเขาไฟ บนโลกมีภูเขาไฟราว 40 ลูกที่ปะทุในช่วงเวลาเดียวกัน และนักวิทยาศาสตร์ก็เห็นพ้องกันว่าดาวศุกร์ซึ่งแม้จะถูกปกคลุมด้วยเมฆหนา ก็มีภูเขาที่พ่นลาวาออกมาด้วยเช่นกัน แต่ดาวอังคารซึ่งครั้งหนึ่งเคยปกคลุมด้วยภูเขาไฟที่มีกิจกรรม แต่ตอนนี้ก็เงียบงัน ไม่มีใครเคยได้เห็นสัญญาณแน่ชัดของกิจกรรมภูเขาไฟที่ดาวเคราะห์แดง แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าดาวอังคารจะตายแล้ว(ในแง่ภูเขาไฟ) เมื่อมีหลักฐานใหม่บอกว่าไม่อาจเรียกว่าตายได้
ทุกวันนี้ พื้นผิวดาวอังคารนั้นเย็นเยือกและแห้งแล้ง แต่ภูเขาไฟโบราณอย่างเช่น โอลิมปุส มอนส์(Olympus Mons) ลูกมหึมาส่งลาวาและเศษซากเถ้าที่อุดมด้วยหินภูเขาไฟหรือหินพัมมิซ(pumice) ครอบคลุมดาวเคราะห์ ความร้อนที่เหลืออยู่จากการก่อตัวและจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีได้ขับดันการปะทุเหล่านั้น แต่โชคร้ายที่ดาวอังคารมีขนาดเล็กด้วยมวลเพียง 10% ของโลก ยังไม่สามารถรักษาความร้อนภายในไม่ให้หนีออกจากอวกาศได้
ภาพจาก MOLA(Mars Orbiter Laser Altimeter) แสดงอัลบา มอนส์(Alba Mons) อยู่เกือบบนสุดโดยมีภูเขาไฟทั้งสามในที่ราบสูงธาร์ซิส(Tharsis Montes) อยู่ต่ำลงมา และ โอลิมปุส มอนส์ อยู่ด้านตะวันตกเฉียงเหนือ แม้อัลบาจะไม่ได้สูงเท่าๆ กับโอลิมปุส แต่มันกลับมีพื้นที่ที่ใหญ่ที่สุด Image Credit: NASA/JPL/GSFC ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงการปะทุภูเขาไฟบนดาวอังคารในอดีต
แหล่งสำรองธาตุกัมมันตรังสีที่มีอย่างจำกัดก็ยังชดเชยการสูญเสียความร้อนนี้ไม่ได้ หัวใจในทางธรณีวิทยานี้ก็เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว และยุคของกิจกรรมภูเขาไฟที่เฟื่องฟูของดาวเคราะห์ก็สูญสิ้นกลิ่นและไอไปตั้งแต่หลายพันล้านปีก่อน แต่ลาวาก็ยังไหลอยู่บ้าง โดยมีกระแสธารบางส่วนปรากฏให้เห็นอย่างน้อยก็ในภาพจากบนวงโคจร ซึ่งมีอายุเพียง 1 หรือ 2 ล้านปีเท่านั้นหรืออาจจะอายุน้อยกว่านั้น และยังมีเงื่อนงำว่าภูเขาไฟดาวอังคารไม่ได้ดับแต่เพียงแค่หลับยาวเท่านั้น
โอกาสพิเศษเกิดขึ้นในปี 2018 เมื่อแลนเดอร์อินไซท์(Insight lander) ของนาซา ร่อนลงแตะพื้นที่แอ่งอีไลเซียม(Elysium Planitia) บนดาวอังคาร ที่นั่น ไซสโมมิเตอร์(seismometer) ของยานได้พบแผ่นดินไหวบนดาวอังคารที่ประหลาดชุดหนึ่ง ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจจะมีของไหลใต้พื้นผิวกำลังเคลื่อนตัวไปรอบๆ บางคนอาจจะคิดว่ามันเป็นหินหนืด(magma) บางคนก็บอกว่าเป็นน้ำ หรืออาจจะทั้งสองอย่าง
จนถึงบัดนี้ หลักฐานของกิจกรรมภูเขาไฟที่กำลังดำเนินไปบนดาวอังคารก็ยังคงไม่ชัดเจน แต่ขณะนี้ ยานอวกาศ ExoMars Trace Gas Orbiter(TGO) ขององค์กรอวกาศแห่งยุโรป(ESA) ได้ให้เงื่อนงำเพิ่มเติม โดยในปี 2021 ได้ตรวจจับการปะทุไฮโดรเจนคลอไรด์(HCl) ซึ่งเป็นก๊าซที่เหม็นเป็นพิเศษเหมือนกับน้ำส้มสายชูผสมกับน้ำยาล้างห้องน้ำที่รุนแรงมาก ในชั้นบรรยากาศดาวอังคาร ในขณะที่ก๊าซก็อาจมีกำเนิดจากแหล่งอื่น แต่บนโลกมันเชื่อมโยงกับการปะทุภูเขาไฟ
พื้นที่บนดาวอังคารที่ต้องสงสัยว่ามีการปล่อยก๊าซจากหินหนืด
กระบวนการที่เรียกว่า วัฎจักรคลอรีน(chlorine cycle) บนโลกเริ่มต้นมาตั้งแต่ช่วงแรกสุดของการก่อตัวดาวเคราะห์ เมื่อคลอรีนหนีออกจากภายในและจากนั้น ก็ป้อนเข้าสู่กิจกรรมภูเขาไฟ เนื่องจากคลอรีนเบาและละลายได้ง่าย มันจึงไปได้ทั่วและถูกรีไซเคิลกลับสู่วัสดุสารหลายชนิดเช่น ตะกอน, น้ำ, ชั้นดินเยือกแข็งคงตัว
(permafrost) และเมฆน้ำแข็ง
บนดาวอังคาร ก็ดูเหมือนจะมาจากรอยแตกชุดหนึ่งบนที่ลาดเอียงบน Alba Mons ภูเขาไฟที่ครอบคลุมพื้นที่ขนาดมหึมาลูกหนึ่งทางเหนือของที่ราบสูงธาร์ซิส(Tharsis plateau) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ปรากฏกิจกรรมทางธรณีวิทยาเมื่อเร็วๆ นี้หรืออาจจะกำลังดำเนินอยู่ และเป็นไปได้ที่ไอพิษเหล่านั้นจะลอยขึ้นจากแผ่นของหินหลอมเหลวที่ผุดขึ้นใต้พื้นผิวลงไป
หลักฐานนี้รายงานในวารสาร Science Advances ยังไม่ชัดเจน แต่ก็สรุปได้ว่าชี้ไปถึงกำเนิดจากภูเขาไฟ Daniel Mege นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์โปแลนด์ ในวรอตสวัฟ โปแลนด์ และหนึ่งในผู้เขียนการศึกษาใหม่ กล่าว การค้นพบนี้มีบทบาทต่อการโต้แย้งที่มีมานานว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กอย่างดาวอังคารจะสร้างความร้อนเพื่อสุมไฟให้กับภูเขาไฟ รวมถึงอาจค้ำจุนจุลชีพด้วย ได้หรือไม่
แบบจำลองวัฎจักรคลอรีนบนดาวอังคาร
นักวิทยาศาสตร์เผยว่า ยานโคจรลำนี้ได้ตรวจพบ HCl จำนวนน้อยนิดในชั้นบรรยากาศดาวอังคาร(ในระดับไม่กี่ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วน; ppb) บนโลกเองภูเขาไฟปล่อยก๊าซกัดกร่อนรุนแรงที่ไร้สีนี้ออกมาเมื่อหินหนืดข้างใต้เอ่อขึ้นและคลายตัวออก เมื่อ HCl ถูกพบได้บ่อยครั้งในพื้นที่ๆ หนึ่งซึ่งมักจะอยู่ในช่วงฤดูใบไม้ผลิ แต่โดยตัวมันเองก็มีบางอย่างน่าสนใจ แต่จากความจริงที่ว่าการค้นพบทุกงานๆ เกิดขึ้นบนที่ลาดชันของ Alba Mons ทำให้คำอธิบายจากกิจกรรมภูเขาไฟ ดูน่าจะเป็นไปได้มากขึ้น
ซึ่งแม้ว่ามันจะมีความสูงเพียงหนึ่งในสามของ ภูเขาไฟโอลิมปุสที่อยู่ใกล้ๆ แต่อัลบาก็เป็นภูเขาที่มีการปะทุภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะในแง่ของขนาดพื้นที่ ยิ่งกว่านั้น รายละเอียดของอัลบาซึ่งมีทั้งรอยแตกและรอยเลื่อนมากมาย ซึ่งก็น่าจะแยกลึกลงไปถึงโถงหินหนืดได้(ถ้ามีอยู่จริง) การพบ HCl ก็เป็นเรื่องที่ปกติ
HCl แปรเปลี่ยนตามฤดูกาลบนดาวอังคาร โดยในซีกเหนือดาวอังคารจะขึ้นถึงระดับสูงสุดในฤดูหนาว จากนั้นก็แทบจะหายไปอย่างสิ้นเชิงในฤดูร้อน ความแปรผันนี้เกือบทั้งหมดดูเหมือนจะเชื่อมโยงกับวัฎจักรฝุ่นและน้ำบนดาวอังคาร แต่กลับมีข้อยกเว้นกับพื้นที่แห่งหนึ่งในฤดูเดิมในช่วงต้นฤดูร้อน ใกล้กับธาร์ซิส ซึ่งไม่ควรจะมีอยู่
ภาพแสดงพื้นที่แห่งหนึ่งบนดาวอังคารอยู่ทางเหนือของภูเขาไฟอัลบา(Alba Mons) จุดสีขาวอาจจะเกิดจากการสะสมวัสดุสารรอบปล่องที่ก๊าซจากหินหนืดหนีออกจากภายในดาวอังคาร ภาพถ่ายวันที่ 3 กุมภาพันธ์ 2023
จากตำแหน่งในอวกาศและเวลาที่จำเพาะอย่างมาก การตรวจพบ HCl ในช่วงไกลจากดวงอาทิตย์ในวงโคจร แต่กลับไม่พบ HCl ในฤดูกาลนี้ในพื้นที่อื่นบนดาวอังคาร ได้แสดงความแตกต่างที่สำคัญกับการตรวจจับ HCl ที่พบแพร่หลายและยาวนานในช่วงใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในวงโคจร ผู้เขียนเขียนไว้ในรายงาน การตรวจจับ HCl ในระดับความสูงไม่มาก ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยสถานะในชั้นบรรยากาศในแบบจำลองและในการสำรวจ เมื่อรวมกับบริบททางธรณีวิทยาของพื้นที่นี้ บอกใบ้ถึงกำเนิดก๊าซจากหินอัคนี
การค้นพบ HCl เป็นผลจากการวิเคราะห์ร่วมชั้นบรรยากาศและธรณีวิทยา เมื่อพบ HCl ในทีแรกจากอวกาศและในช่วงเวลาหลังจากที่ความเยือกเย็นของฤดูหนาวได้ระเหิดขึ้นมา สเปคโตรมิเตอร์อินฟราเรดในชุดตรวจสอบองค์ประกอบเคมีชั้นบรรยากาศของ TGO เป็นตัวพบ จากนั้นเมื่อตรวจสอบอัลบา ด้วยกล้อง CaSSIS ของ TGO ได้แสดงรอยเลื่อนแคบใหม่ๆ ในบางกรณีก็ยาวหลายร้อยเมตร และมีการเปลี่ยนสีของพื้นผิวมาเกี่ยวข้องด้วย
นักวิทยาศาสตร์บอกว่าก๊าซจากหินหนืดอาจจะลอยขึ้นผ่านรอยเลื่อนเหล่านี้ เหมือนกับพุก๊าซ(fumaroles) บางแห่งบนโลก เมื่อเข้าสู่ฤดูหนาว น้ำแข็งจะปิดกั้นก๊าซไว้ รอยเลื่อนน่าจะปล่อย HCl ออกมาเมื่อน้ำแข็งระเหิดในช่วงต้นฤดูร้อน การเปลี่ยนสีพื้นผิวรอบๆ รอยเลื่อนก็น่าจะมาจากกองวัสดุสารที่เหลืออยู่เมื่อก๊าซหนีออกจากภายในดาวอังคาร อย่างที่เกิดรอบๆ พุก๊าซบนโลก
TGO ศึกษาไอน้ำและองค์ประกอบอื่นๆ เมื่อพวกมันลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศและออกสู่อวกาศ ด้วยการพิจารณาไปที่อัตราส่วนไฮโดรเจนต่อไฮโดรเจนแบบหนักกว่า(deuterium) ก็สามารถตามรอยวิวัฒนาการการสูญเสียน้ำตลอดความเป็นมาได้ TGO ใช้เทคนิคการบัง 2 อย่างคือ การบังจากดวงอาทิตย์(solar occultation) และการบังคลื่นวิทยุร่วม(mutual radio occultation) เพื่อตรวจสอบชั้นบรรยากาศและไอโอโนสเฟียร์(ionosphere) ดาวอังคาร
อย่างไรก็ตาม HCl เกือบทั้งหมดอาจไม่ได้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมภูเขาไฟเลย แต่มาจากการสลายตัวของหินที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบ แต่ก็บอกถึงสภาพอากาศดาวอังคารที่ผิดแปลกจากโลกอย่างแท้จริง ในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนบนดาวอังคารซึ่งอบอุ่นขึ้น HCl โผล่ขึ้นมาบนท้องฟ้าซีกใต้ดาวอังคารตลอด บางส่วนก็อาจมาจากการระเหยของน้ำแข็ง ซึ่งปล่อย HCl ที่กักไว้ออกสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อซีกใต้ของดาวอังคารมีสภาพอากาศเย็นลง อนุภาคน้ำแข็งเริ่มตัวก่อตัวขึ้น HCl ที่ลอยอยู่จะเกาะติดไปกับน้ำแข็งที่ตกลงมาและถูกดึงมาเก็บไว้บนพื้นผิว
ในขณะที่ก๊าซอีกชนิด คือ กำมะถันไดออกไซด์(SO2) ก็จัดเป็นสัญญาณของการปะทุภูเขาไฟได้ แต่โดยรวมแล้วก็ยังไม่พบบนดาวอังคาร อย่างไรก็ตาม Mege และทีมบอกว่าบนโลก ภูเขาไฟจะปล่อย SO2 ออกมาเกือบทั้งหมดก่อนและระหว่างการปะทุครั้งใหญ่ ในขณะที่ HCl เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องกว่า จึงไม่น่าแปลกใจเลยที่ได้พบก๊าซชนิดนี้ก่อน การค้นพบของเราบอกว่าดาวอังคารยังคงมีความร้อนภายในเพียงพอที่จะค้ำจุนกิจกรรมภูเขาไฟได้จนเร็วๆ นี้ หรืออาจจะจนถึงตอนนี้ Mege กล่าว
ภาพเหล่านี้แสดงจุดที่สำคัญในงานวิจัย A แสดงอัลบาและการตรวจจับ HCl ในช่วงไกลจากดวงอาทิตย์(สีเหลือง) B-ภาพจาก CaSSIS แสดงขอบรอยเลื่อนแห่งหนึ่ง C และ D เป็นภาพจาก HiRISE บน MRO แสดงรอยเลื่อนขนาดเล็กกว่าที่นักวิจัยจำแนกว่าอาจเป็นแหล่งปล่อย HCl E และF แบบจำลองทางธรณีวิทยาเพื่ออธิบาย HCl ที่ลอยขึ้นจากรอยเลื่อนเหล่านี้
ผลสรุปใหม่ชี้ไปเพียงการปล่อยก๊าซไม่ใช่การปะทุลาวา แต่การเปล่งก๊าซภูเขาไฟก็บอกใบ้ว่าอาจเกิดการปะทุลาวาได้ Colin Wilson นักวิทยาศาสตร์อีซาเพื่อ TGO กล่าว ภาพจากยานโคจรลำอื่นๆ เช่น MRO(Mars Reconnaissance Orbiter) ได้แสดงการไหลของลาวาซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่กี่ล้านปีก่อน ซึ่งจัดว่าเพิ่งไม่นานมานี้ในทางธรณีวิทยา มนุษยชาติสำรวจดาวอังคารมากว่า 65 ปีแล้วแต่ก็ยังไม่เคยได้เห็นการไหลของลาวาใหม่บนดาวอังคารในยุคสมัยแห่งการสำรวจด้วยยานอวกาศเลย ดังนั้น กิจกรรมภูเขาไฟบนดาวอังคารคงไม่แพร่หลายแล้วในปัจจุบันนี้
เราทราบว่าภูเขาไฟมีบทบาทอย่างมากกับการพัฒนาตัวของดาวอังคารก่อนหน้านี้ ดังนั้นการได้ศึกษาภูเขาไฟสักลูกที่กำลังมีกิจกรรม แม้ว่าจะอยู่ในระหว่างการพักที่กินเวลาหลายล้านปีจากการปะทุแต่ละรอบ ก็น่าจะให้หน้าต่างสู่อดีตของดาวเคราะห์ได้
A: การตรวจสอบ HCl ในชั้นบรรยากาศดาวอังคารในฤดูที่แตกต่างกัน สีน้ำแข็งแสดงการสำรวจการกระจายในช่วงเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(perihelion) ในขณะที่สีแดงแสดงการตรวจจับในช่วงที่ไกลที่สุด(aphelion) ในวงโคจร B: ระดับ HCl ตามแนวดิ่งตามที่ตรวจสอบได้ในระหว่างการบัง
อย่างไรก็ตาม มีเหตุผลอื่นที่นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์กระหายที่จะหาหลักฐานอีก เมื่อมีกิจกรรมภูเขาไฟก็หมายถึงมีความอบอุ่น บนดาวเคราะห์ที่เย็นจัดอย่างดาวอังคาร ซึ่งพื้นผิวเย็นเกินกว่าจะมีน้ำของเหลวได้ สิ่งมีชีวิตอาจจะพึ่งพาสถานที่ใต้พื้นผิวที่มีกิจกรรมระบายความร้อน(geothermal) ซึ่งสามารถละลายน้ำแข็งได้
การมองหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารในรอยเลื่อนที่มีก๊าซลอยขึ้นมาในพื้นที่ภูเขาไฟอัลบา ก็มีเหตุผลอยู่ ถ้าระบบระบายความร้อนนี้มีกิจกรรมอยู่ ก็อาจมีองค์ประกอบและพลังงานที่ต้องการให้จุลชีพได้พัฒนาขึ้น และปกป้องจุลชีพจากสภาพแวดล้อมที่ทารุณและเปลี่ยนแปลงเหนือพื้นผิวได้ Mege กล่าว สภาพแวดล้อมอย่างนี้อาจจะไม่เหมาะให้ชีวิตพัฒนาขึ้นตั้งแต่ช่วงต้น แต่จากที่เราทราบว่าดาวอังคารมีสภาพคล้ายโลกเมื่อเกือบ 4 พันล้านปีก่อน ก็เป็นไปได้ที่อัลบา มอนส์อาจจะเป็นที่ลี้ภัยแห่งสุดท้ายของผู้รอดชีวิต
Credit: esa.int
แหล่งข่าว nationalgeographic.com : something weird is seeping out of Mars
iflscience.com : Mars’s volcanoes may not be dead but merely sleeping. Could a volcano erupt on Mars someday?
esa.int : European orbiter detects hints of volcanic activity on Mars
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
