งานวิจัยพบ "อนุภาคจากดวงอาทิตย์" อาจมีบทบาทในการสร้างน้ำบนดวงจันทร์

นักบินอวกาศที่เดินทางไปยังดวงจันทร์ในอนาคตอาจสามารถเข้าถึงน้ำได้ง่ายกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้ จากผลการทดลองใหม่ที่บ่งชี้ว่าดวงอาทิตย์กำลังเติมเต็มทรัพยากรน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์อย่างต่อเนื่อง

เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีสนามแม่เหล็กปกป้องเช่นเดียวกับโลก พื้นผิวที่แห้งแล้งของดวงจันทร์จึงถูกโจมตีด้วยอนุภาคพลังงานสูงจากลมสุริยะอยู่ตลอดเวลา นักวิทยาศาสตร์เคยตั้งข้อสงสัยจากแบบจำลองคอมพิวเตอร์ว่าลมสุริยะอาจมีส่วนช่วยในการสร้างโมเลกุลของน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์

กระบวนการนี้เกิดจากไอออนไฮโดรเจนที่มีประจุบวกในลมสุริยะจับอิเล็กตรอนจากพื้นผิวดวงจันทร์กลายเป็นอะตอมไฮโดรเจน จากนั้นอะตอมไฮโดรเจนจะเคลื่อนตัวผ่านชั้นฝุ่นหินเพื่อรวมตัวกับอะตอมออกซิเจน ก่อให้เกิดโมเลกุลไฮดรอกซิล (OH) และน้ำ (H₂O) โดยเฉพาะในบริเวณขั้วโลกที่มีเงาตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม วัฏจักรการก่อตัวและการสลายตัวของน้ำบนดวงจันทร์ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างชัดเจน

และเพื่อศึกษาเพิ่มเติม หลี่ เซีย เหยีย (Li Xian Yeo) นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดขององค์การนาซา (NASA Goddard Space Flight Center) ได้นำทีมทดลองในห้องปฏิบัติการ โดยใช้ตัวอย่างหินสองชิ้นจากภารกิจอะพอลโล 17 ตัวอย่างหนึ่งนำมาจากร่องลึก Wessex Cleft และอีกตัวอย่างจากขอบหลุมอุกกาบาตที่ยังอายุน้อยในบริเวณ South Massif

เพื่อลดการปนเปื้อนของน้ำบนโลก ทีมวิจัยได้อบตัวอย่างทั้งสองในเตาสูญญากาศข้ามคืน จากนั้นทำการจำลองสภาพดวงจันทร์ในห้องสูญญากาศ และยิงไอออนไฮโดรเจนเข้าใส่ตัวอย่างเป็นเวลาหลายวัน

เจสัน แมคเลน (Jason McLain) นักวิจัยร่วมจาก NASA Goddard กล่าวในแถลงการณ์ว่า "แม้การออกแบบอุปกรณ์ทดลองจะใช้เวลานานและต้องทำซ้ำหลายครั้ง แต่ก็เป็นความพยายามที่คุ้มค่า เพราะเมื่อตัดแหล่งปนเปื้อนทั้งหมดออกแล้ว เราพบว่าแนวคิดเรื่องลมสุริยะสร้างน้ำบนดวงจันทร์เป็นความจริง"

ผลการวิเคราะห์พบว่าหลังจากตัวอย่างถูกยิงด้วยลมสุริยะจำลอง มีการลดลงของแสงในช่วงคลื่นอินฟราเรดที่ประมาณ 3 ไมครอน ซึ่งเป็นช่วงที่โมเลกุลน้ำดูดซับพลังงาน สอดคล้องกับการก่อตัวของไฮดรอกซิลและน้ำ

นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังพบว่า เมื่อให้ความร้อนตัวอย่างจนถึงอุณหภูมิประมาณ 260 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 126 องศาเซลเซียส เทียบเท่าอุณหภูมิกลางวันของดวงจันทร์เป็นเวลา 24 ชั่วโมง โมเลกุลน้ำจะลดลง แต่เมื่อตัวอย่างถูกทำให้เย็นลงและโดนลมสุริยะอีกครั้ง ร่องรอยของน้ำก็กลับมาปรากฏขึ้นอีกครั้ง แสดงให้เห็นว่าลมสุริยะสามารถสร้างน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ได้อย่างต่อเนื่อง

“สิ่งที่น่าตื่นเต้นคือ เพียงแค่มีดินของดวงจันทร์และองค์ประกอบพื้นฐานจากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่อง ก็สามารถสร้างน้ำขึ้นมาได้” หลี่ เซีย เหยีย กล่าวเพิ่มเติม

ผลการทดลองครั้งนี้ยังสนับสนุนการสังเกตการณ์จากภารกิจสำรวจดวงจันทร์ก่อนหน้านี้ที่พบก๊าซไฮโดรเจนจำนวนมากในบรรยากาศบางเบาของดวงจันทร์ โดยสันนิษฐานว่าความร้อนจากลมสุริยะทำให้ไฮโดรเจนบนพื้นผิวรวมตัวกันเป็นก๊าซไฮโดรเจนและระเหยออกไปสู่อวกาศ

ที่น่าสนใจคือ กระบวนการดังกล่าวอาจทำให้พื้นผิวดวงจันทร์สามารถสร้างน้ำใหม่ได้อย่างต่อเนื่องจากการหมุนเวียนของอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจน ซึ่งข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินความยั่งยืนของทรัพยากรน้ำบนดวงจันทร์ ทั้งในด้านการดำรงชีวิตและการสนับสนุนภารกิจอวกาศในอนาคต

ผลการศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร JGR Planets เมื่อวันที่ 17 มีนาคม 2025 ที่ผ่านมา