พบน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์(อย่างเป็นทางการ)

SOFIA สำรวจสเปคตรัมการสั่นของ H-O-H บนพื้นผิวดวงจันทร์ในหลุมอุกกาบาตคลาเวียส(Clavius Crater) ตามตำแหน่งในภาพ คาดว่าน้ำน่าจะถูกดักไว้ในลูกปัดแก้ว
  

   เป็นทางการแล้วว่ามีน้ำบนดวงจันทร์ เราคิดแบบนี้ก็ตั้งแต่กว่าทศวรรษแล้ว จากการตรวจจับที่ย้อนกลับไปในปี 2009 แต่ก็ยังมีข้อสงสัยจากการแปลผลในย่านความยาวคลื่นที่ใช้ แต่ขณะนี้ ด้วยการใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างออกไปซึ่งเป็นอัตลักษณ์เฉพาะของน้ำ นักวิทยาศาสตร์ได้รายงานการตรวจจับโมเลกุลน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ส่วนที่อาบแสงอาทิตย์อย่างไร้ข้อสงสัย

ข้อสรุปในปี 2009 นั้นมีช่องโหว่เนื่องจากการตรวจจับทำใช้ช่วงอินฟราเรดที่ 3 ไมโครเมตร ที่ความยาวคลื่นนี้ มีความเป็นไปได้ 2 อย่าง คือ น้ำ(H-O-H) หรือสารประกอบไฮดรอกซิล(hydroxyl compound; OH) ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและออกซิเจน ชนิดอื่น

ทีมนักวิทยาศาสตร์ซึ่งนำโดยนักดาราศาสตร์ Casey Honniball จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดของนาซา ได้ตัดสินใจตรวจสอบที่ความยาวคลื่นซึ่งน่าจะยืนยันหรือค้านการค้นพบก่อนหน้า การสำรวจที่ช่วงอินฟราเรด 6 ไมโครเมตรควรจะแสดงเส้นสเปคตรัมเส้นหนึ่งซึ่งจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมี ไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม ซึ่งเป็นสิ่งที่เรียกว่า การสั่น H-O-H(H-O-H bend vibration)

แสงอาทิตย์อาบที่ขอบของหลุมอุกกาบาตแชคเคิลตันใกล้ขั้วใต้ดวงจันทร์

แต่การตรวจจับในช่วงความยาวคลื่นนี้เป็นเรื่องที่ยุ่งยาก จึงต้องใช้ SOFIA ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์พิเศษเพียงหนึ่งเดียวที่บินไปบนเครื่องบินเหนือชั้นบรรยากาศโลก SOFIA เป็นหอสังเกตการณ์เพียงแห่งเดียวในปัจจุบันและที่วางแผนไว้ที่สามารถทำการสำรวจเหล่านี้ได้ Honniball กล่าว ยานสำรวจดวงจันทร์ในปัจจุบันไม่มีเครื่องมือที่สามารถตรวจสอบที่ 6 ไมครอนได้ และจากภาคพื้นดิน ชั้นบรรยากาศของโลกจะปิดกั้นแสงที่ 6 ไมครอนไว้ ดังนั้นจึงไม่สามารถทำการสำรวจจากหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินได้ แต่ SOFIA ซึ่งบินอยู่เหนือไอน้ำ 99.9% ของโลก ซึ่งให้แสงที่ 6 ไมครอนผ่านเข้ามาและทำการสำรวจได้ และโชคดีที่เครื่องมือ FORCAST ของ SOFIA สามารถตรวจสอบในช่วง 6 ไมครอนและหันไปที่ดวงจันทร์ได้

ด้วยการใช้ FORCAST ทีมได้ศึกษาพื้นที่แห่งหนึ่งที่เคยมีการตรวจสอบในช่วง 3 ไมครอน อย่างระมัดระวัง เป็นพื้นที่ละติจูดใต้สูงรอบๆ ขั้วใต้ของดวงจันทร์ ที่นั้น พวกเขาพบเส้นเปล่งคลื่นที่มองหา เป็นสัญญาณอันเป็นอัตลักษณ์ที่เกิดขึ้นได้เฉพาะจากการสั่น H-O-H

จากการสำรวจ ทีมได้ประเมินปริมาณน้ำอยู่ที่ราว 100 ถึง 400 ส่วนในล้านส่วน(ppm) หรือประมาณน้ำขวด 12 ออนซ์ในดินดวงจันทร์ 1 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งสอดคล้องกับการตรวจสอบในช่วง 3 ไมครอน ที่ทำโดย Moon Mineralogy Mapper บนจันทรายาน-1 ของอินเดีย แน่นอนว่า ไม่มีทะเลสาบของเหลวกระเพื่อมอยู่บนพื้นผิวดวงจันทร์อย่างแน่นอน และน้ำเยือกแข็งใดๆ ที่มีก็น่าจะระเหิดในทันทีที่กระทบกับแสงอาทิตย์ แต่ก็มีหนทางมากมายที่ดวงจันทร์จะยังคงมีน้ำบนพื้นผิวได้ เราคิดว่าน้ำอยู่ในลูกปัดแก้วเป็นหลัก Honniball กล่าว

การสำรวจในปี 2009 ได้พบสัญญาณของไฮดรอกซิล(OH) ในก้นหลุมอุกกาบาตในเงามืดถาวรรอบทั้งสองขั้วของดวงจันทร์

เมื่ออุกกาบาตจิ๋วชนกับดวงจันทร์ มันจะหลอมวัสดุสารของดวงจันทร์ไปบางส่วนซึ่งจะเย็นตัวอย่างรวดเร็วและกลายเป็นแก้ว ถ้ามีน้ำอยู่ตรงนั้นพอดี ซึ่งอาจก่อตัวในระหว่างหรือนำส่งมาในช่วงการชน น้ำบางส่วนก็อาจจะถูกจับไว้ในโครงสร้างของลูกปัดแก้วในขณะที่มันเย็นตัวลง

ในรายงานที่เกี่ยวข้องกันซึ่งนำโดย Paul Hayne นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด

โบลเดอร์ นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบความเป็นไปได้ทางอื่น ก็คือ เป็นพื้นที่ในเงาอย่างถาวรในหลุมอุกกาบาตที่ขั้วดวงจันทร์ ที่ละติจูดสูงๆ ขอบหลุมอุกกาบาตที่สูงจะสร้างพื้นที่ที่ไม่เคยสัมผัสแสงอาทิตย์เลย ในจุดเหล่านั้น อุณหภูมิจะไม่สูงไปกว่า -163 องศาเซลเซียส กลายเป็นกับดักความเย็นที่น่าจะเป็นที่อยู่ของปื้นน้ำแข็งได้

ด้วยการใช้ข้อมูลจาก Lunar Reconnaissance Orbiter ของนาซา Hayne และเพื่อนร่วมงานได้คำนวณว่าอาจจะมีพื้นผิวในเงาถาวรมากถึง 4 หมื่นตารางกิโลเมตร และ 60% ในนั้นก็อยู่ที่ขั้วใต้ดวงจันทร์ อุณหภูมิจะต่ำมากในกับดักความเย็นจนน้ำแข็งน่าจะมีสภาพเหมือนกับหิน Hayne กล่าว ถ้าน้ำไปถึงที่นั้นได้ มันก็จะไม่ไปไหนอีกเลยไปอีกหลายพันล้านปี

ภาพจากศิลปินแสดงนักบินอวกาศอาร์ทีมิสบนพื้นผิวดวงจันทร์

รายงานทั้งสองชิ้นมีนัยสำคัญอย่างมากต่อปฏิบัติการดวงจันทร์ในอนาคต นาซากำลังวางแผนที่จะตั้งฐานบนดวงจันทร์ อันเป็นส่วนหนึ่งในปฏิบัติการอาร์ทีมิส ถ้ามีแหล่งน้ำจำนวนพอสมควรอยู่ใกล้ๆ ผู้อาศัยบนดวงจันทร์ก็อาจจะใช้แหล่งดังกล่าวเพื่อดื่มกิน, รดน้ำพืชผล หรือแม้แต่แยกน้ำด้วยไฟฟ้า เพื่อสร้างไฮโดรเจนไว้เป็นเชื้อเพลิงจรวด แต่เราต้องเข้าใจว่าน้ำจะอยู่ที่ไหน และมีมากแค่ไหน ก่อน งานของทีม

Hayne จะช่วยบอกว่าจะมองหาที่ไหน ส่วนงานของ Honniball จะบอกเราว่ามีมากแค่ไหน ตอนนี้ที่เราต้องการก็คือเวลาในการใช้กล้อง SOFIA

เราได้รับอนุญาตให้ใช้ SOFIA อีก 2 ชั่วโมง และกำลังร้องขออีก 72 ชั่วโมงเพิ่มเติม Honniball กล่าว ด้วยการสำรวจที่มากขึ้น เราจะสามารถระบุคุณลักษณะพฤติกรรมของน้ำทั่วพื้นผิวดวงจันทร์ได้ และเข้าใจแหล่งของมัน, ตำแหน่งที่มันอยู่ และมันเคลื่อนย้ายไปทั่วพื้นผิวดวงจันทร์หรือไม่ รายงานทั้งสองฉบับเผยแพร่ใน Nature Astronomy

แหล่งข่าว sciencealert.com : scientists just reported the first unambiguous detection of water on the Moon