ดาวอังคาร: หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจ Perseverance กับภารกิจค้นหาร่องรอยสิ่งมีชีวิตโบราณ

ดาวอังคาร: หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจ Perseverance กับภารกิจค้นหาร่องรอยสิ่งมีชีวิตโบราณ - BBCไทย

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐฯ (นาซา) มีกำหนดส่งหุ่นยนต์ตระเวนสำรวจ "เพอร์เซเวียแรนซ์" (Perseverance rover) ไปดาวอังคารในวันนี้ (30 ก.ค.) เพื่อค้นหาร่องรอยของสิ่งมีชีวิตโบราณซึ่งอาจเคยดำรงเผ่าพันธุ์อยู่บนดาวดวงนี้เมื่อหลายพันล้านปีก่อน

บีบีซีได้พูดคุยกับ ดร.เคน วิลลิฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์รองหัวหน้าโครงการนี้ที่จะอธิบายถึงแผนการทำงานของทีมงานในภารกิจที่มีชื่อว่า Mars 2020 นี้

ในปัจจุบัน ดาวอังคารมีสภาพที่ไม่เหมาะต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิต เพราะมีอุณหภูมิหนาวเย็นเกินกว่าที่น้ำจะคงสภาพเป็นของเหลวบนพื้นผิวดาว อีกทั้งยังมีชั้นบรรยากาศเบาบางที่ทำให้รังสีส่องผ่านลงมาได้ในระดับสูงจนอาจฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่อยู่ชั้นบนของพื้นดิน

• นาซาเตรียมส่งหุ่นยนต์สำรวจแอ่งที่เคยเป็นทะเลสาบบนดาวอังคาร
• หลักฐานจากอุกกาบาตที่พบในทวีปแอนตาร์กติกาชี้ว่า เมื่อหลายพันล้านปีก่อนเคยมีมหาสมุทรอยู่บนดาวอังคาร
• สารอินทรีย์ "ไทโอฟีน" ที่พบบนดาวอังคาร อาจเป็นของสิ่งมีชีวิตโบราณ
• พบสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนบนดาวอังคาร ชี้อาจเป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตได้

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า เมื่อราว 3.5 พันล้านปีก่อนหรือนานกว่านั้น เคยมีน้ำไหลอยู่บนพื้นผิวดาวอังคาร และน้ำได้กัดเซาะจนเกิดช่องทางน้ำไหลที่ตัดผ่านขอบแอ่งหลุมอุกกาบาตเข้าไปด้านใน จนเกิดเป็นพื้นที่สามเหลี่ยมปากแม่น้ำ ก่อนจะไหลลงทะเลสาบขนาดใหญ่ภายในแอ่งไป

นอกจากนี้ พวกเขายังเชื่อว่าชั้นบรรยากาศที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) หนาแน่นกว่าในปัจจุบันยังช่วยกันรังสีที่เป็นอันตรายได้มากกว่าด้วย

ดังนั้น การที่น้ำเป็นส่วนประกอบสำคัญทางชีวภาพ จึงทำให้มีความเป็นไปได้ว่าดาวอังคารในยุคโบราณเคยเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตมาก่อน

ในช่วงทศวรรษที่ 1970 ภารกิจไวกิ้งเพื่อสำรวจดาวอังคารได้ทดลองค้นหาร่องรอยของสิ่งมีชีวิตในยุคปัจจุบันในดินของดาวอังคาร ทว่าไม่สามารถสรุปผลที่ได้แน่ชัด

เมื่อช่วงต้นทศวรรษที่ 2000 ภารกิจ Mars Exploration Rovers มีเป้าหมายในการค้นหาร่องรอยของน้ำบนดาวอังคาร ซึ่งหุ่นยนต์ตระเวนสำรวจที่ชื่อ "ออปเพอร์จูนิที" (Opportunity) และ "สปิริต" (Spirit) ได้พบหลักฐานทางธรณีวิทยามากมายที่บ่งชี้ว่าเคยมีน้ำในสภาพของเหลวอยู่บนดาวอังคาร

หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจ "คิวริออซิที" (Curiosity rover) ที่ถูกส่งไปปฏิบัติภารกิจในปี 2012 ได้ค้นพบร่องรอยว่าเคยมีทะเลสาบอยู่บริเวณจุดลงจอดของมันที่ "แอ่งหลุมอุกกาบาตเกล" (Gale crater) ซึ่งอาจเอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังพบสารอินทรีย์จำพวกคาร์บอเนต ที่เป็นองค์ประกอบของชีวิตด้วย

ในตอนนี้ถึงเวลาที่หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจเพอร์เซเวียแรนซ์ จะออกสำรวจสภาพแวดล้อมแบบเดียวกัน ด้วยอุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาสำหรับตรวจหาสัญญาณทางชีวภาพโดยเฉพาะ

"ผมคงพูดได้ว่านี่คือภารกิจแรกของนาซานับตั้งแต่ที่ภารกิจไวกิ้งทำเช่นนี้" ดร.วิลลิฟอร์ด จากห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น (Jet Propulsion Laboratory - JPL) ของนาซาในรัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าว

"ภารกิจไวกิ้งเป็นการค้นหาสิ่งมีชีวิตที่อาจอาศัยอยู่บนดาวอังคารในปัจจุบัน แต่การศึกษาล่าสุดของนาซา เป็นการสำรวจสภาพแวดล้อมในยุคโบราณ เพราะมีข้อมูลบ่งชี้ว่าดาวอังคารมีสภาพแวดล้อมที่สามารถอาศัยอยู่ได้ในช่วงพันปีแรก ๆ ของมัน"

เป้าหมายในการสำรวจของเพอร์เซเวียแรนซ์ครั้งนี้คือบริเวณ "แอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร" (Jezero crater) ซึ่งมีสัญญาณบ่งชี้ว่าเคยเป็นแหล่งน้ำในอดีต และสามารถมองเห็นจากวงโคจรได้ชัดเจนยิ่งกว่าที่แอ่งหลุมอุกกาบาตเกล

ในภารกิจนี้หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจเพอร์เซเวียแรนซ์จะขุดเจาะลงไปในหินดาวอังคาร เพื่อเก็บตัวอย่างหินขนาดเท่าแท่งชอล์ก ซึ่งจะถูกบรรจุใส่ภาชนะแล้ววางทิ้งไว้บนพื้นผิวดาวอังคาร เพื่อให้หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจอีกตัวไปเก็บส่งกลับสู่โลกเพื่อทำการวิเคราะห์ในภายหลัง โดยเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือกับองค์กรอวกาศยุโรป (European Space Agency - ESA) ที่ใช้ชื่อว่า Mars Sample Return

นอกจากนี้ เพอร์เซเวียแรนซ์จะทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมายบนพื้นผิวดาวอังคาร

แอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร ถือเป็นหนึ่งในจุดดีที่สุดในการศึกษาตัวอย่างบริเวณพื้นที่สามเหลี่ยมปากแม่น้ำบนดาวอังคาร กล่าวคือ โครงสร้างที่เป็นชั้น ๆ ก่อตัวขึ้นเมื่อแม่น้ำไหลลงแหล่งน้ำเปิด จนเกิดการทับถมกันของหิน ทราย และอาจรวมถึงสารอินทรีย์คาร์บอน

"มีลำน้ำไหลมาจากทิศตะวันตกซึ่งไหลทะลุผ่านขอบแอ่งหลุมอุกกาบาต และภายในแอ่ง บริเวณปากแม่น้ำนั้น ก็ปรากฏเป็นดินดอนสามเหลี่ยมอันงดงาม ซึ่งแผนการของเราคือการลงจอดตรงหน้าสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ และเริ่มสำรวจจากตรงนั้น ดร.วิลลิฟอร์ดอธิบาย

บริเวณสามเหลี่ยมปากแม่น้ำดังกล่าว ประกอบไปด้วยเม็ดทรายที่เกิดจากก้อนหินที่อยู่บริเวณต้นน้ำ ซึ่งรวมถึงบริเวณลุ่มน้ำทางตะวันตกเฉียงเหนือ

ดร.วิลลิฟอร์ดกล่าวว่า "การจับตัวกันของเม็ดทรายมีความน่าสนใจมาก เพราะเผยให้เห็นว่าน้ำเคยทำปฏิกิริยากับทรายในช่วงที่เกิดการทับถมกันของตะกอนบริเวณดินดอนสามเหลี่ยมในทะเลสาบ"

"นี่จึงอาจเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ระหว่างเม็ดทราย และอาจมีชิ้นส่วนสารอินทรีย์จากสิ่งมีชีวิตที่ถูกพัดพาเข้ามาจากต้นน้ำ"

แอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร ตั้งอยู่ในบริเวณที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจศึกษามาเป็นเวลานาน โดยอยู่ทางด้านตะวันตกของ "ไอซิดิส" (Isidis) ที่ราบขนาดใหญ่ที่เกิดจากการพุ่งชนของวัตถุอวกาศ ซึ่งพบร่องรอยเด่นชัดที่สุดของ แร่โอลิวีน และแร่คาร์บอเนต

"แร่คาร์บอเนตเป็นหนึ่งในเป้าหมายสำคัญที่นำเรามาสำรวจบริเวณนี้" ดร.วิลลิฟอร์ดบอก

การสำรวจแร่ธาตุบริเวณแอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโรของ ดร.ไบรโอนี ฮอร์แกน จากมหาวิทยาลัยเพอร์ดู และ ดร.เมลิสซา ไรซ์ จากมหาวิทยาลัยเวสเทิร์น วอชิงตัน ในสหรัฐฯ ซึ่งต่างเป็นนักวิจัยในภารกิจนี้และคณะ พบสารคาร์บอเนตบริเวณขอบฝั่งตะวันตกของชายฝั่งทะเลสาบโบราณในแอ่งเยเซโร ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับคราบสบู่ที่เกาะเป็นวงในอ่างอาบน้ำเวลาที่เราปล่อยน้ำทิ้งไปแล้ว

สารคาร์บอเนตดังกล่าวสามารถกักเก็บหลักฐานทางชีวภาพไว้ภายในผลึกของมันได้ และมีลักษณะเหมือนกับ "สโตรมาโตไลต์" (stromatolite) ซึ่งเป็นโครงสร้างหินชนิดพิเศษที่เกิดจากการทับถมกันของแบคทีเรียในบริเวณชายฝั่งโบราณที่อุดมไปด้วยน้ำและแสงแดด

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า เมื่อหลายพันล้านปีก่อน ชายฝั่งทะเลสาบโบราณที่แอ่งเยเซโรน่าจะมีสภาพแบบเดียวกันกับที่เอื้อให้เกิดการก่อตัวของสโตรมาโตไลต์ และยังคงสภาพอยู่เช่นนั้น

ดังนั้น เพอร์เซเวียแรนซ์ จะใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ในการตรวจสอบสารคาร์บอเนตบริเวณขอบชายฝั่งทะเลสาบโบราณที่นี่ ว่ามีการก่อตัวของโครงสร้างดังที่กล่าวมาข้างต้นหรือไม่

อุปกรณ์ที่มีชื่อว่า "เชอร์ล็อค" (Sherloc) จะถ่ายภาพระยะใกล้ของหินที่น่าสนใจแล้วทำแผนที่รายละเอียดของแร่ธาตุ รวมทั้งสารอินทรีย์ที่ปรากฏบริเวณนั้น

ส่วนอุปกรณ์อีกชิ้นที่มีชื่อว่า "พิกเซิล" (Pixl) จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบหรือสารเคมีที่พบในบริเวณเดียวกันนี้

ดร.วิลลิฟอร์ด กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์จะวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้ชุดนี้เพื่อหาสัญญาณบ่งชี้ทางชีวภาพ

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลดังกล่าวอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะบ่งชี้ว่าเคยมีสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารจนกว่าจะมีการส่งตัวอย่างหินกลับมาวิเคราะห์ที่โลก

ดร.วิลลิฟอร์ด อธิบายถึงการวิเคราะห์ตัวอย่างหินที่จะได้ โดยอ้างอิงถึงสโตรมาโตไลต์ ว่า "ชั้นต่าง ๆ ที่ทับซ้อนกันมักมีลักษณะเป็นรอยย่นและไม่สม่ำเสมอกัน แบบที่จุลินทรีย์จำนวนมากอาศัยอยู่ทับถมกัน ซึ่งมันอาจมีสภาพเป็นฟอสซิลที่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องถ่ายรูป"

"แต่เมื่อเราสังเกตที่รูปทรงเช่นนั้น ชั้นหนึ่งอาจมีสารเคมีที่แตกต่างไปจากอีกชั้น แต่บางทีก็อาจมีรูปแบบซ้ำกัน หรือเราอาจเห็นสารอินทรีย์อยู่หนาแน่นในชั้นใดชั้นหนึ่ง ซึ่งเป็นสัญญาณของชีวิตที่เราหวังว่าจะได้พบ"

อีกสาเหตุหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์สนใจศึกษาบริเวณขอบทะเลสาบโบราณก็คือ เมื่อวัตถุอวกาศขนาดใหญ่พุ่งชนหินที่มีน้ำ จะมีพลังงานมหาศาลที่ทำให้เกิด "ระบบไอน้ำเปียก" (hydrothermal system) ซึ่งน้ำร้อนจะไหลเวียนผ่านหิน แล้วละลายแร่ธาตุจากหินที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิต

"หากเกิดเหตุการณ์เช่นนั้น ก็จะกลายเป็นสภาพแวดล้อมแรกที่เหมาะแก่การอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตในแอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร" ดร.วิลลิฟอร์ดกล่าว ซึ่งหลักฐานนี้ รวมทั้งร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่เคยอาศัยอยู่ที่นั่นอาจถูกเก็บรักษาไว้บริเวณขอบแอ่ง"

ภารกิจนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์วาดแผนการขั้นต่อไปในการส่งหุ่นยนต์ตระเวนสำรวจไปยังบริเวณที่อยู่ไม่ห่างออกไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ที่เรียกว่า ซีร์ทิส เมเจอร์ (Syrtis Major) ไว้เป็น "เป้าหมายสูงสุด" ของพวกเขา

บริเวณที่ว่านี้มีความเก่าแก่ยิ่งกว่าแอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร และมีความเป็นไปได้สูงที่จะมีสารอินทรีย์จำพวกคาร์บอเนตซึ่งอาจมีการก่อตัวในรูปแบบที่ต่างไปจากที่แอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร

หากภารกิจ Mars 2020 ครั้งนี้จบลงโดยที่ไม่พบร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่เคยอยู่บนดาวอังคารในยุคโบราณ ก็ไม่ได้หมายความว่าการค้นหาครั้งนี้จะสิ้นสุดลง เพราะทีมนักวิทยาศาสตร์จะมุ่งไปที่การศึกษาตัวอย่างหินที่รอจะส่งกลับมายังโลกในภายหลัง ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้อาจเป็นข้อมูล "เขย่าโลก" และทำให้เราได้เข้าใกล้กับการทำความเข้าใจดาวอังคารไปอีกขั้นก็เป็นได้