พิภพแห่งวารี

 

ภาพจากศิลปินแสดงพิภพหินวารี ที่มีองค์ประกอบเป็นน้ำ 50% และหิน 50% โดยน้ำอาจจะไม่ได้อยู่ในสภาพมหาสมุทรปกคลุมทั่วดาวเคราะห์ แต่แทรกซึมเกาะอยู่กับแร่ธาตุในหิน 

     น้ำเป็นสิ่งหนึ่งที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกต้องการ และวัฎจักรของฝนลงสู่แม่น้ำจนถึงมหาสมุทรจนกลายเป็นฝนอีกครั้ง ก็มีความสำคัญที่รักษาให้ภูมิอากาศของโลกมีความเสถียรและน่าอยู่อาศัย เมื่อนักวิทยาศาสตร์พูดถึงที่ที่น่าจะหาสัญญาณของชีวิตทั่วกาแลคซี ดาวเคราะห์ที่มีน้ำจึงปรากฏในติดอันดับในรายชื่อเสมอ

     การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Science ได้บอกว่าอาจจะมีดาวเคราะห์อีกมากมายที่มีน้ำในปริมาณมาก มากกว่าที่เคยคิดไว้โดยมีน้ำครึ่งหินครึ่ง น้ำทั้งหมดอาจจะฝังอยู่ในหิน แทนที่จะไหลออกมาเป็นมหาสมุทรหรือแม่น้ำ บนพื้นผิว เป็นเรื่องที่ประหลาดใจที่ได้เห็นหลักฐานพิภพวารีมากมายที่โคจรรอบดาวฤกษ์ชนิดที่พบได้มากที่สุดในกาแลคซี Rafael Luque ผู้เขียนหลักในรายงานฉบับใหม่ นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยชิคาโก มันส่งผลเป็นทอดๆ ต่อการสำรวจหาดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้

     ต้องขอบคุณอุปกรณ์กล้องโทรทรรศน์ที่ดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาสัญญาณของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่ห่างไกลได้มากขึ้นเรื่อยๆ กลุ่มตัวอย่างที่มีขนาดใหญ่ขึ้นช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้จำแนกรูปแบบประชากร(demographic patterns) คล้ายกับเมื่อพิจารณาประชากรในเมืองทั้งเมือง ก็จะสามารถบอกถึงแนวโน้มที่ยากที่จะเห็นได้ในการเปรียบเทียบระดับดวงต่อดวง

     Luque พร้อมกับผู้เขียนร่วม Enric Palle จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งหมู่เกาะคานารี และมหาวิทยาลัย ลา ลากูนา ตัดสินใจใช้รูปแบบประชากรดาวเคราะห์ที่พบรอบๆ ดาวฤกษ์ชนิดที่เรียกว่า แคระแดง(red dwarf/M-dwarf) ดาวเหล่านี้เป็นดาวชนิดที่พบได้มากที่สุดในกาแลคซีของเรา(ราว 73%) และนักวิทยาศาสตร์ก็ทำบัญชีรายชื่อดาวเคราะห์รอบดาวเหล่านี้ได้แล้วหลายสิบดวง

วิธีการหลักในการค้นหาดาวเคราห์นอกระบบ คือ วิธีการความเร็วแนวสายตา(radial velocity method) ตรวจสอบการส่าย(wobble) ของดาวฤกษ์ อันเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ในวงโคจร ทำให้ดาวฤกษ์ขยับเข้าหาและถอยห่างออกจากผู้สังเกตการณ์ และวิธีการผ่านหน้า(transit method) ตรวจสอบปริมาณแสงดาวฤกษ์ที่มืดลงเมื่อมีดาวเคราะห์เคลื่อนที่ บังแสงดาวบางส่วนไว้

     แต่เนื่องจากดาวฤกษ์สว่างกว่าดาวเคราะห์ของพวกมันอย่างมาก เราจึงไม่สามารถมองเห็นดาวเคราะห์ได้โดยตรง แต่นักวิทยาศาสตร์ตรวจจับสัญญาณแผ่วๆ จากผลของดาวเคราะห์ที่มีต่อดาวฤกษ์ เป็นเงาที่เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของมัน หรือเป็นแรงดึงน้อยนิดที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์เมื่อดาวเคราะห์โคจรไป นี่หมายความว่า ยังมีคำถามอีกมากมายที่ยังคงอยู่ว่าดาวเคราะห์เหล่านี้แท้จริงแล้วมีสภาพเช่นไรกันแน่

     สองวิธีทางที่ใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์ ต่างก็ให้ข้อมูลที่แตกต่างกันอย่างมาก Palle กล่าว จากการจับเงาของดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ นักวิทยาศาสตร์สามารถหาค่าเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ได้ จากการตรวจสอบแรงโน้มถ่วงอันน้อยนิดของดาวเคราะห์ที่กระทำต่อดาวฤกษ์ นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถบอกค่ามวลได้ แต่เมื่อรวมการสำรวจทั้งสองวิธี นักวิทยาศาสตร์ก็จะทราบองค์ประกอบคร่าวๆ ของดาวเคราะห์ ว่ามันจะเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่โตแต่ประกอบด้วยก๊าซเกือบทั้งหมดเหมือนกับดาวพฤหัสฯ หรือเป็นดาวเคราะห์หินหนาแน่นสูงขนาดเล็กที่คล้ายกับโลก

     มีการวิเคราะห์ดาวเคราะห์ทีละดวง แต่กับการวิเคราะห์ประชากรทั้งกลุ่มในทางช้างเผือกกลับพบได้ยากกว่า เมื่อนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบจำนวนดาวเคราะห์ 43 ดวงโดยรวม พวกเขาก็เห็นภาพใหญ่ที่โผล่ขึ้นมาอย่างน่าประหลาดใจ ความหนาแน่นของดาวเคราะห์กลุ่มใหญ่ ได้บอกว่า จากขนาดของพวกมัน มีความหนาแน่นน้อยเกินกว่าที่จะเป็นหินล้วนๆ แต่ดาวเคราะห์เหล่านี้น่าจะมีองค์ประกอบหินครึ่งหนึ่งและน้ำครึ่งหนึ่ง หรือเป็นโมเลกุลอื่นๆ ที่เบากว่า ลองจินตนาการถึงการอุ้มลูกโบว์ลิง กับลูกบอล แม้ว่าจะมีขนาดทางกายภาพที่ใกล้เคียงกัน แต่อีกชนิดกลับเป็นสสารที่เบากว่าเป็นส่วนใหญ่

ภาพจากศิลปินแสดงทิวทัศน์บนดาวเคราะห์แห่งวารี

     อาจจะเลี่ยงไม่ได้ที่จะจินตนาการว่าดาวเคราะห์เหล่านี้น่าจะเหมือนหลุดออกมาจากในภาพยนตร์ Waterworld คือปกคลุมด้วยมหาสมุทรลึกไปทั่วดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์เหล่านี้ก็อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ของพวกมันอย่างมากจนน้ำใดๆ ที่มีบนพื้นผิวน่าจะอยู่ในสถานะก๊าซวิกฤติยิ่งยวด(supercritical gaseous phase) ซึ่งน่าจะทำให้ขนาดทางกายภาพใหญ่มาก

     แต่เราไม่เห็นอะไรแบบนั้นในกลุ่มตัวอย่าง Luque อธิบาย นี่บอกว่าน้ำที่มี ไม่ได้อยู่ในรูปของมหาสมุทรบนพื้นผิว แต่น้ำที่มีกลับผสมรวมอยู่กับหินในรูปแร่ธาตุไฮเดรท หรืออยู่เป็นช่องขังอยู่ใต้พื้นผิว สภาวะเหล่านั้นน่าจะคล้ายกับบนดวงจันทร์ยูโรปา(Europa) ของดาวพฤหัสฯ ซึ่งคิดกันว่า มีน้ำของเหลวอยู่ใต้พื้นผิว หรือ กานิมีด(Ganymede) ซึ่งเป็นครึ่งหินครึ่งน้ำ

     โลกเองมีมวลในรูปของน้ำอยู่เพียง 0.02% ซึ่งในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทำให้มันเป็นพิภพที่แห้งแล้ง แม้ว่าพื้นผิวโลกถึงสามในสี่จะปกคลุมไปด้วยน้ำ Palle กล่าว เมื่อเทียบแล้ว พิภพแห่งวารีที่นักวิจัยได้พบจะมีน้ำถึงครึ่งหนึ่งก็ไม่จำเป็นต้องหมายความว่า พวกมันจะมีมหาสมุทรที่ใหญ่โตบนพื้นผิว น้ำดูจะผสมรวมอยู่กับหิน

     ผมช๊อคไปเลยเมื่อเห็นการวิเคราะห์นี้ ผมกับอีกหลายคนในแขนงวิชานี้เคยสันนิษฐานว่าพวกมันจะเป็นดาวเคราะห์หินที่แห้งแล้งไปหมด Jacob Bean นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบจากมหาวิทยาลัยชิคาโก ซึ่งมาร่วมงานกับกลุ่มของ Luque เพื่อทำการวิเคราะห์ต่อไป

     การค้นพบนี้สอดคล้องกับทฤษฎีการก่อตัวดาวเคราะห์นอกระบบ ซึ่งเสื่อมความนิยมในช่วงไม่กี่ปีหลัง โดยบอกว่าดาวเคราะห์หลายดวงก่อตัวขึ้นไกลออกไปในระบบของพวกมันเลยเส้นหิมะ(ice line) ออกไป และอพยพเข้ามาใกล้เมื่อเวลาผ่านไป ลองจินตนาการถึงกองหินและน้ำแข็งที่เกาะกลุ่มกันในสภาวะที่เย็นเยือกไกลจากดาวฤกษ์ และจากนั้นก็ถูกดึงเข้ามาภายในอย่างช้าๆ โดยแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์

รูปแบบประชากรดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่พบรอบดาวฤกษ์แคระแดง(M dwarf)

     แม้ว่าจะมีหลักฐานที่ชัดเจน แต่ Bean บอกว่าเขาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อยากจะเห็นข้อพิสูจน์ร่องรอยว่าหนึ่งในดาวเคราะห์เหล่านั้นเป็นพิภพแห่งวารี ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กำลังหวังว่าจะพิสูจน์ได้ด้วยกล้องเวบบ์ เราจะสามารถวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของพวกมัน(ถ้าพวกมันมี) และดูว่าพวกมันเก็บน้ำได้อย่างไร Luque กล่าว นอกจากนี้งานวิจัยในอนาคตจะตรวจสอบว่าพิภพลักษณะนี้จะยังพบได้รอบๆ ดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงกว่าหรือไม่ เครื่องมือรุ่นใหม่ๆ กำลังจะช่วยให้เราได้ทำการตรวจสอบเหล่านี้

แหล่งข่าว sciencedaily.com : surprise finding suggest “water worlds” are more common than we thought
                sciencealert.com : a stray population of mysterious water worlds may have just been revealed
                space.com : new class of exoplanet! Half-rock, half-water worlds could be abodes for life   

polar ring galaxy

 

     นักดาราศาสตร์ญี่ปุ่นได้รายงานการตรวจพบกาแลคซีโพลาร์ริงแห่งหนึ่ง โดยใช้ข้อมูลที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ซูบารุอันเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ HSC-SSP การค้นพบเผยแพร่ในรายงานออนไลน์บนเวบไซท์ arXiv

     สิ่งที่เรียกว่า กาแลคซีโพลาร์ริง(polar ring galaxies; PRGs) เป็นระบบที่ประกอบด้วยกาแลคซีดิสก์ที่ไร้แขนกังหัน(S0-like) และมีวงแหวนผ่านขั้ว ซึ่งอยู่แยกห่างจากกันมานานหลายพันล้านปี โดยรวมแล้ว วงแหวนด้านนอกที่ผ่านขั้วเหล่านี้ประกอบด้วยก๊าซและดาวฤกษ์ จะเรียงตัวในแนวตั้งฉากโดยคร่าวๆ เมื่อเทียบกับแกนหลักของกาแลคซีต้นสังกัดในใจกลางวงแหวน

      อย่างไรก็ตาม มีว่าที่กาแลคซีโพลาร์ริงมากกว่า 400 แห่งที่ถูกพบจนถึงบัดนี้ แต่มีเพียงไม่กี่สิบแห่งที่ได้รับการยืนยันว่าเป็นกาแลคซีโพลาร์ริงจริงๆ จากการสำรวจสเปคตรัมติดตามผล ดังนั้น เพื่อที่จะขยับขยายบัญชีรายชื่อกาแลคซีโพลาร์ริงให้ยาวขึ้น ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Minoru Nishimura จากมหาวิทยาลัยเปิดแห่งญี่ปุ่น ได้ทำการศึกษากลุ่มตัวอย่างกาแลคซีโพลาร์ริงที่พบ โดยใช้ข้อมูลจาก HSC-SSP(Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program) ซึ่งได้ให้ผลเป็นว่าที่โพลาร์ริงแห่งหนึ่ง SDSS J095351.58+012036.1

      ในระหว่างการสำรวจ เราได้พบว่าที่โพลาร์ริงแห่งใหม่ SDSS J095351.58+012036.1(เรียกสั้นๆ ว่า J0953) กาแลคซีแห่งนี้อยู่ในขอบของพื้นที่งานสำรวจ Cosmic Evolution Survey(COSMOS; Scoville et al.(2007)) นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน เดิมทีในปี 2000 J0953 ถูกจำแนกเป็นกาแลคซีโดย SDSS มันมีค่าเรดชิพท์จากการวัดปริมาณแสง(photometric redshift) ที่ราว 0.2 อย่างไรก็ตาม จากที่ไม่มีการสำรวจสเปคตรัมของ J0953 เลย จึงไม่มีค่าเรดชิพท์จากการสำรวจสเปคตรัม

กาแลคซีโพลาร์ริงบางส่วน image credit: sao.ru 

     จากการศึกษาใหม่ J0953 มีมวลดาวที่ราว 3.85 หมื่นล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ และมีอัตราการก่อตัวดาวเฉลี่ย 2.66 เท่ามวลดวงอาทิตย์ต่อปี มวลดวงดาว(stellar mass) ของกาแลคซีต้นสังกัดและโครงสร้างวงแหวน อยู่ที่ 26.18 และ 4.23 พันล้านเท่าดวงอาทิตย์ ตามลำดับ รัศมีของกาแลคซีต้นสังกัดอยู่ที่ 0.89 อาร์ควินาที ในขณะที่โครงสร้างวงแหวนมีรัศมี 2.12 อาร์ควินาที

     นักดาราศาสตร์พบว่าโครงสร้างวงแหวนผ่านขั้วของ J0953 ดูแทบจะตั้งฉากพอดีกับดิสก์ของกาแลคซีต้นสังกัด โดยปราศจากรายละเอียดการรบกวนใดๆ พวกเขารายงานว่าโครงสร้างวงแหวนมีสีฟ้า และอาจจะมีอายุน้อยกว่ากาแลคซีต้นสังกัด ยิ่งกว่านั้น ยังพบว่าดัชนีเซอร์ซิค(Sersic index; ดัชนีความเข้มของแสงเทียบกับระยะทาง) ของกาแลคซีต้นสังกัดอยู่ที่ 2.94 ซึ่งบอกว่ากาแลคซีแห่งนี้มีโครงสร้างที่คล้ายกาแลคซีทรงรี(elliptical galaxy) แทนที่จะเป็นดิสก์แบบเหมือนกาแลคซีกังหัน(exponential disk; มีแสงลดลงเป็นสัดส่วนยกกำลังกับระยะห่าง)  

     นักวิจัยกล่าวเสริมว่าก็ยังเป็นไปได้ที่กาแลคซีต้นสังกัดจะเป็นกาแลคซีดิสก์ เมื่อรวมผลสรุปทั้งหมดนี้ ผู้เขียนในการศึกษาระบุว่ายังต้องการการสำรวจสเปคตรัมของ J0953 ให้มากขึ้นเพื่อที่จะยืนยันธรรมชาติความเป็นกาแลคซีโพลาร์ริงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสำรวจคุณสมบัติทางจลนศาสตร์ของทั้งกาแลคซีต้นสังกัดและโครงสร้างวงแหวน

 

แหล่งข่าว phys.org : new polar ring galaxy discovered  

ตรวจสอบการก่อตัวดาวในใจกลางทางช้างเผือก

 

     เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้จัดทำประวัติการก่อตัวดาวฤกษ์ที่ใจกลางทางช้างเผือกขึ้นมาได้ใหม่ และพบว่าการกำเนิดดาวแผ่กระจายออกจากใจกลางกาแลคซี ผลสรุปยังเผยว่าดาวอายุน้อยเกือบทั้งหมดในใจกลางกาแลคซีที่แออัดนั้น ก่อตัวขึ้นโดยเกาะตัวกันอย่างหลวมๆ และเคลื่อนห่างจากกันในเวลาไม่กี่ล้านปี

      แม้ว่าจะมีประชากรดาวอยู่อย่างหนาแน่นที่ใจกลางทางช้างเผือก ซึ่งห่างจากโลกออกไปราว 26000 ปีแสง แต่เราก็สำรวจดาวเหล่านี้ได้ในสัดส่วนน้อยๆ เท่านั้น เพื่อที่จะสำรวจพื้นที่ใจกลางของกาแลคซี นักดาราศาสตร์จะต้องเอาชนะความท้าทายหลายอย่าง ประการแรกคือ ฝุ่นหนาทึบในดิสก์ทางช้างเผือกที่ปิดบังมุมมองสู่แกนกลางทางช้างเผือกไว้ ทางหนึ่งที่จะจัดการกับปัญหานี้ก็คือทำการสำรวจในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด, มิลลิเมตรหรือคลื่นวิทยุ ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่แสงสามารถผ่านทะลุฝุ่นไว้

     แต่แม้หลังจากแก้ปัญหาฝุ่นได้ ความจริงที่ว่าใจกลางกาแลคซีนั้นมีประชากรดาวอยู่อย่างแออัดก็หมายความว่า สำหรับดาวฤกษ์ทั้งหมด(ยกเว้นดาวมวลสูงมาก) นักดาราศาสตร์ยากที่จะแยกแยะพวกมันออกเป็นดวงๆ ได้ ซึ่งหมายความว่า ในขณะทำการสำรวจไฮโดรเจนที่เกิดไอออนไนซ์ ซึ่งเกิดขึ้นจากรังสีอุลตราไวโอเลตจากดาวร้อนอายุน้อยที่ดึงอิเลคตรอนออกจากอะตอมไฮโดรเจนซึ่งยืนยันว่ากำลังมีการก่อตัวดาวอย่างรวดเร็วในใจกลางกาแลคซี แต่ก็จับตัวดาวที่สร้างยูวีได้ยาก

     ด้วยการใช้กล้องอินฟราเรด HAWK-1 บนกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ในชิลี นักดาราศาสตร์ได้ทำการสำรวจ GALACTICNUCLEUS ศึกษาพื้นที่ 64000 ตารางปีแสงรอบใจกลางกาแลคซีในรายละเอียดสูงกว่าที่เคยทำมา ด้วยการตามรอยมวลดาวที่หายไปในพื้นที่ และรวบรวมข้อมูลจากดาว 3 ล้านดวง นักวิจัยก็สามารถศึกษาคุณสมบัติของดาวอายุน้อยเหล่านั้นได้เป็นครั้งแรก

      การศึกษาของเราเป็นหนึ่งก้าวใหญ่สู่การค้นหาดาวอายุน้อยในใจกลางกาแลคซี Francisco Nogueras-Lara นักวิจัยที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์ และสมาชิกทีมวิจัย กล่าวในแถลงการณ์ ดาวอายุน้อยที่เราได้พบมีมวลรวมมากกว่า 4 แสนเท่ามวลดวงอาทิตย์ นี่สูงกว่าเกือบ 10 เท่าจากมวลรวมกระจุกดาวขนาดใหญ่สองแห่งที่พบว่ามีอยู่ในพื้นที่ดังกล่าวก่อนหน้านี้ ผลสรุปเผยแพร่ใน Nature Astronomy

image credit: discovery magazine 

     การค้นพบใหม่ได้ค้านกับแนวคิดก่อนหน้านี้ว่าดาวในใจกลางทางช้างเผือกก่อตัวเป็นกระจุกที่เบียดเสียดกันอย่างแออัด ซึ่งน่าจะช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้เข้าใจการก่อตัวดาวอย่างรวดเร็วที่พบเห็นในเอกภพช่วงต้นและในสิ่งที่เรียกว่า กาแลคซีก่อตัวดาวคึกคัก(starburst galaxies) ได้ดีขึ้น

     ในแง่ของมวล ทางช้างเผือกก่อตัวดาวใหม่ๆ ด้วยอัตราเพียงไม่กี่เท่ามวลดวงอาทิตย์ต่อปีเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม กาแลคซีทีก่อตัวดาวคึกคักผลิตดาวหลายสิบจนถึงหลายร้อยเท่ามวลดวงอาทิตย์ต่อปี การก่อตัวดาวอย่างรวดเร็วนี้เกิดขึ้นเป็นกระแสโหมนานเพียงไม่กี่ล้านปีเท่านั้น คิดกันว่าอัตราการก่อตัวดาวที่สูงเกิดขึ้นได้ทั่วไปเมื่อเอกภพมีอายุราว 4 พันล้านปี

     อัตราการก่อตัวดาวที่ต่ำของทางช้างเผือกไม่ได้หยุดยั้งนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ไม่ให้ใช้มันเพื่อสำรวจการก่อตัวดาวในกาแลคซีแห่งอื่นๆ ต้องขอบคุณพื้นที่ใจกลางกาแลคซีบ้านของเรา ในระยะทางราว 1300 ปีแสงจาก คนยิงธนู เอ สตาร์(Sagittarius A*; Sgr A*) หลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black hole) ในใจกลางทางช้างเผือก อัตราการก่อตัวดาวสูงกว่าส่วนอื่นๆ ในทางช้างเผือกถึงสิบเท่า ในช่วงหนึ่งร้อยล้านปีหลังนี้ นี่หมายความว่าแกนกลางของทางช้างเผือกเป็นส่วนเชื่อมที่เหมาะสมสู่กาแลคซีก่อตัวดาวอย่างคึกคัก หรือกระทั่งกับกาแลคซีเมื่อ 10 พันล้านปีก่อน

     ก่อนการค้นพบนี้ นักดาราศาสตร์ระบุมวลดาวรอบ Sgr A* ได้เพียง 10% องค์ประกอบมวลนี้รวมกระจุกดาวขนาดใหญ่สองแห่งและดาวที่กระจัดกระจายกันอยู่กลุ่มใหญ่ไว้ด้วย การสำรวจโดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพโฮโลกราฟ(holographic imaging) ซึ่งรวมภาพถ่ายเปิดหน้ากล้องสั้นๆ จำนวนมากของ VLT ใช้เพื่อลดผลการเบลอชั้นบรรยากาศโลก ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบพื้นที่นี้ด้วยรายละเอียดยิบย่อย ก่อนหน้านี้ มีการทำแผนที่ดาวเพียงจำนวนหนึ่งเท่านั้น ในขณะที่ GALACTICNUCLEUS ได้ให้ข้อมูลดาวถึง 3 ล้านดวง ได้เผยให้เห็นพื้นที่แห่งหนึ่งที่เรียกว่า Sagittarius B1 ว่ามีดาวอายุน้อย อยู่มากกว่าที่การสำรวจได้เคยบอกไว้

     แม้ว่าทีมจะทำได้แค่ศึกษาดาวมวลสูงสุดบางส่วนใน B1 แต่พวกเขาก็ตรวจสอบความสว่างและกำลังสว่าง(luminosity; ปริมาณแสงโดยรวมที่ดาวเปล่งออกมาในทุกช่วงความยาวคลื่น) ของดาวแต่ละดวงได้ ด้วยการตรวจสอบการกระจายกำลังสว่างของดาวในทางสถิติและจัดพวกมันเป็นวงคอกความสว่าง นักวิจัยก็สามารถตามรอยช่วงชีวิต, มีดาวก่อตัวขึ้นเท่าใดในช่วงเวลาใด และรวมถึงวิวัฒนาการการก่อตัวดาวในพื้นที่ใจกลางกาแลคซี

ภาพสีเพี้ยน(false-color) แสดงพื้นที่ คนยิงธนู บีหนึ่ง(Sagittarius B1) ตามที่การสำรวจ
 GALACTICNUCLEUS ได้เห็น ข้อมูลที่สร้างภาพนี้ขึ้น ช่วยให้นักวิจัยได้จำแนกดาว 3 ล้านดวงในใจกลางกาแลคซี และระบุคุณสมบัติหลักการก่อตัวดาวอย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่นี้ของทางช้างเผือกได้

     นักวิจัยยังพบว่าดาวใน B1 ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของกระจุกดาวขนาดใหญ่ แต่อยู่กันอย่างกระจัดกระจายมากกว่า นี่บ่งชี้ว่าดาวก่อตัวในกลุ่มที่จับกันแบบหลวมๆ ซึ่งจะกระจายออกเมื่อพวกมันโคจรรอบใจกลางทางช้างเผือกตลอดช่วงหลายล้านปี ในขณะที่การกระจายพบเห็นได้ในการสำรวจ B1 เท่านั้น แต่มันก็อาจจะอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใด การศึกษาความละเอียดสูงอย่าง GALACTICNUCLEUS ซึ่งใช้กล้องอินฟราเรด HAWK-I บน VLT เพื่อถ่ายภาพใจกลางทางช้างเผือกเกือบ 150 ภาพ(ในช่วงอินฟราเรด J, H และ Ks band) ครอบคลุมพื้นที่รวม 64,000 ตารางปีแสง จึงสามารถพบดาวอายุน้อยที่กระจายอยู่ในใจกลางทางช้างเผือกได้

     ทีมยังพบว่า B1 และพื้นที่ส่วนในสุดของใจกลางกาแลคซีนั้นเต็มไปด้วยดาวสูงอายุมากกว่า(เลย 7 พันล้านปี) ในขณะที่กลับขาดแคลนดาวที่มีอายุระหว่าง 2 ถึง 7 พันล้านปี นี่อาจจะแสดงว่าการก่อตัวดาวในใจกลางทางช้างเผือกเริ่มต้นจากพื้นที่ส่วนในสุดและจากนั้น ก็ขยายออกด้านนอก ซึ่งยืนยันแบบจำลองการก่อตัวดาวที่พบก่อนหน้านี้ในใจกลางกาแลคซีอื่นๆ ที่อยู่ห่างไกลด้วย

     กระบวนการ(ก่อตัว) จากในออกนอกที่คล้ายกันนี้ก็เคยพบในกาแลคซีแห่งอื่น และเป็นกุญแจสู่การสร้างดิสก์ดาวขนาดเล็กที่ล้อมรอบพื้นที่ใจกลาง ที่เรียกว่า nuclear disk ขณะนี้ ทีมสำรวจติดตามผลจากเครื่องมือบน VLT อีกชิ้นคือ KMOS(K-band Multi-object Spectrograph)

     ด้วยการศึกษาแสงจากประชากรดาวในพื้นที่ B1 โดยตรงและโดยการใช้การสำรวจสเปคตรัมเพื่อประเมินองค์ประกอบของพวกมัน นักวิจัยก็น่าจะสามารถจำแนกดาวอายุน้อยมากๆ บางดวงได้

     นักดาราศาสตร์จะตามรอยการเคลื่อนที่เร็วของดาวใน B1 ไปรอบๆ ใจกลางกาแลคซีไปอีกหลายปี เพื่อเฝ้าดูว่าตำแหน่งเปรียบเทียบของมันเทียบกับดวงอื่นๆ เปลี่ยนแปลงอย่างไร นี่อาจจะช่วยให้เข้าใจว่าดาวเกาะกลุ่มอย่างไรก่อนหน้านี้

     Nadine Neumayer หัวหน้าทีมที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์ กล่าวในแถลงการณ์ว่า การตรวจสอบทั้งสองชนิดจะเป็นการยืนยันแต่น่าจะปรับแต่งผลสรุปงานปัจจุบันนี้ ในเวลาเดียวกัน เราและเพื่อนร่วมงานจะเริ่มศึกษาแง่มุมใหม่ๆ ที่การก่อตัวดาวในใจกลางทางช้างเผือก จะบอกเราได้เกี่ยวกับการก่อตัวดาวอย่างเปี่ยมประสิทธิผลในกาแลคซีอื่น

แหล่งข่าว space.com : “star factory” at Milky Way’s heart seen for the first time
                phys.org : a first glimpse at the high-productivity star factory in the galactic center  

ดาวยักษ์แดงบีเทลจูสเคยมีสีเหลือง

 

ภาพระยะใกล้แสดงดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงบีเทลจูส image credit: Rogello Bernal Andreo/Wikimedia Commons

     ทีมนักวิจัยสหวิทยาการซึ่งนำทีมโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเยนา ได้ใช้การสำรวจในข้อมูลโบราณเพื่อพิสูจน์ว่า บีเทลจูส ดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงสว่างที่ไหล่ซ้ายของกลุ่มดาวนายพราน(Orion) เคยเป็นดาวสีเหลืองส้มเมื่อราว 2 พันปีก่อน

     เมื่อปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียสในใจกลางดาวดำเนินไป ความสว่าง, ขนาดและสีก็เปลี่ยนตามไปด้วย นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถสกัดข้อมูลสำคัญจากคุณสมบัติเหล่านี้ เพื่อบอกอายุและมวลของดาวฤกษ์ได้ ดาวที่มีมวลสูงกว่าดวงอาทิตย์ของเราพอสมควรจะมีสีฟ้าขาว หรือสีแดง การเปลี่ยนผ่านจากสีแดงเป็นสีเหลืองและส้ม เกิดขึ้นค่อนข้างเร็วในแง่ดาราศาสตร์

     นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยฟรีดดริก ชิลเลอร์ ในเยนา เจอรมนี พร้อมกับเพื่อนร่วมงานจากแผนกอื่นๆ จากสหรัฐฯ และอิตาลี ประสบความสำเร็จในการค้นพบและย้อนการเปลี่ยนสีดังกล่าวที่เกิดกับดาวสว่างดวงหนึ่ง จากแหล่งข้อมูลประวัติศาสตร์มากมาย พวกเขาพบว่า บีเทลจูส(Betelgeuse) ดาวยักษ์แดงสว่างที่ไหล่ซ้ายของนายพรานนั้นเคยมีสีเหลืองส้มเมื่อราวสองพันปีก่อน พวกเขารายงานผลสรุปใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

     ซือหม่าเชียน(Sima Qian) นักดาราศาสตร์ราชสำนักฮั่นของจีนเขียนไว้ในส่วนของ Treatise on the celestial offices ในบันทึกประวัติศาสตร์(สื่อจี้) เมื่อราว 100 ปีก่อนคริสตกาลเกี่ยวกับสีของดาวว่า ขาวเหมือนกับซิริอุส(Sirius), แดงเหมือนกับดาวหัวใจแมงป่องหรือแอนทาเรส(Antares), เหลืองเหมือนกับบีเทลจูส และฟ้าเหมือนกับเบลลาทริกซ์(Bellatrix) จากความจำเพาะเหล่านี้ ใครๆ ก็คงสรุปได้ว่าในช่วงเวลาดังกล่าว บีเทลจูสมีสีอยู่ระหว่างสีฟ้าขาวของซิริอุสและเบลลาทริกซ์ กับสีแดงของหัวใจแมงป่อง Ralph Neuhäuser ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยเยนา กล่าว  

ภาพบีเทลจูส(อัลฟา) ในกลุ่มดาวนายพราน(Orion)

     นอกจากซีอหม่าเชียนแล้ว Hyginus นักวิชาการโรมันได้อธิบายไว้ใน De Astronomica ในอีกราวหนึ่งร้อยปีต่อมาว่า ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่(สว่าง) สีของมันร้อนแรงใกล้เคียงกับดาวที่ไหล่ขวาของนายพราน(บีเทลจูส) หลายคนนั้นบอกว่าดาวดวงนี้(สีเหมือน) ดาวเสาร์ เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนมากขึ้นว่า สีของบีเทลจูสใกล้เคียงกับบดวงอาทิตย์และดาวเสาร์(สีเหลืองส้ม)  

     งานเขียนยุคโบราณอีกคนอย่างตอเลมี(Ptolemy) ยิ่งบ่งชี้มากขึ้นว่า บีเทลจูสในช่วงเวลาดังกล่าวนั้นไม่ได้อยู่ในกลุ่มของดาวฤกษ์สีแดงสว่างอย่าง แอนทาเรสในกลุ่มดาวแมงป่อง และอัลเดบารัน(Aldebaran) ในกลุ่มดาววัว(Taurus)

      แอนทาเรส เป็นชื่อภาษากรีก ซึ่งหมายความว่า เฉกเช่นดาวอังคาร(like Mars) ในแง่ของสี ซึ่งในความเป็นจริงก็มีรายงานว่ามันมีสีแดงเทียบเคียงกับดาวอังคารได้มาตลอดหลายพันปีจากอารยธรรมต่างๆ รอบโลก จากเอกสารของ ไทโค บราห์(Tycho Brahe) นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ใครๆ ก็คงสรุปได้ว่าในช่วงศตวรรษที่ 16 บีเทลจูสมีสีแดงมากกว่าอัลเดบารัน Neuhäuser บอก ทุกวันนี้ บีเทลจูสมีความสว่างและสีที่ใกล้เคียงกับแอนทาเรสมากกว่า  

        Neuhäuser ได้รวมการสำรวจฟากฟ้าในประวัติศาสตร์ไว้ในงานวิจัยทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของเขาในช่วงสิบปีหลังนี้ ในแขนงที่เรียกว่า terra-astronomy เขาทำงานอย่างใกล้ชิดกับเพื่อนร่วมงานแผนกภาษา, ประวัติศาสตร์และปรัชญาธรรมชาติซึ่งรวมถึงภรรยาของเขา Dagmar ด้วย มุมมองแบบย้อนเวลานี้ให้แรงกระตุ้นที่ดีและผลสรุปที่น่าสนใจ Neuhäuser กล่าวเสริม มีปัญหาทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์จำนวนหนึ่งซึ่งไขได้ยากถ้าปราศจากบันทึกการสำรวจทางประวัติศาสตร์มาช่วย

บีเทลจูสบนไหล่ของนายพราน ดูมีสีแดงพอๆ กับอัลเดบารัน(Aldebaran) ซึ่งอยู่เหนือขึ้นไปทางขวา ครึ่งทางสู่กระจุกดาวลูกไก่(Pleiades) แต่เมื่อสองพันปีก่อน บันทึกทางประวัติศาสตร์บอกว่ามันมีสีที่แตกต่างจากปัจจุบันอย่างมาก

      แล้วบันทึกประวัติศาสตร์เหล่านั้นบอกอะไรเราเกี่ยวกับบีเทลจูสได้บ้าง Neuhäuser อธิบายว่า มีความจริงที่บอกเราว่ามันเปลี่ยนสีภายในสองพันปี จากเหลืองส้มไปเป็นแดง เมื่อรวมกับการคำนวณทางทฤษฎี ก็บอกว่ามันมีมวล 14 เท่ามวลดวงอาทิตย์ และมวลซึ่งเป็นตัวแปรสำคัญที่กำหนดวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ขณะนี้มันมีอายุ 14 ล้านปีแล้ว และอยู่ในช่วงปลายของวิวัฒนาการ ในอีกราว 1.5 ล้านปี มันน่าจะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาในที่สุด

     บีเทลจูสซึ่งอยู่ห่างออกไปราว 700 ปีแสง เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดและมีขนาดใหญ่ที่สุดบนท้องฟ้า มันน่าจะเริ่มต้นชีวิตเป็นดาวฤกษ์สีฟ้าขาวชนิดโอ(O-type) ซึ่งเป็นดาวชนิดที่มีมวลสูงที่สุด หลอมไฮโดรเจนในแกนกลางจนเกือบหมด ขณะนี้มันกำลังหลอมฮีเลียมให้กลายเป็นคาร์บอนและออกซิเจน ซึ่งเป็นสาเหตุให้ดาวขยายตัวจนมีขนาดมหึมา จากการประเมินก่อนหน้านี้บอกว่ามันจะใช้เวลาอย่างน้อยหนึ่งแสนปีก่อนที่จะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา

แหล่งข่าว phys.org : red giant Betelgeuse was yellow some 2000 years ago   
               sciencealert.com : red supergiant star Betelgeuse was a different color just 2000 years ago
                iflscience.com : Betelgeuse was yellow, not red, as recently as Roman times  

การทดลองผลิตออกซิเจนบนดาวอังคาร

 

Mars Perseverance Rover image credit: Tryfonov/stock.adobe.com

     ชุดทดลองเพื่อผลิตออกซิเจนบนดาวอังคาร MOXIE(Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) ซึ่งนำทีมโดยเอ็มไอที ประสบความสำเร็จในการผลิตออกซิเจนจากชั้นบรรยากาศดาวอังคารที่อุดมด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ 2021 เมื่อปฏิบัติการโรเวอร์เพอร์เซฟเวอร์แรนซ์(Perseverance) ที่กระเตงชุดทดลองไปด้วย ได้ร่อนลงบนพื้นผิวดาวอังคาร

     ในการศึกษาที่เผยแพร่ในวารสาร Science Advances นักวิจัยได้รายงานว่าจนถึงสิ้นปี 2021 MOXIE สามารถผลิตออกซิเจนได้ในการทดลองเดินเครื่อง 7 ครั้ง ในสภาวะชั้นบรรยากาศที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ในช่วงกลางวันจนถึงช่วงกลางคืน และผ่านฤดูกาลบนดาวอังคารที่แตกต่างกัน ในการทดลองเดินเครื่องแต่ละครั้ง เครื่องมือได้บรรลุเป้าหมายผลิตออกซิเจนราว 6 กรัมต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นอัตราการผลิตออกซิเจนจากต้นไม้ขนาดกลางต้นหนึ่งบนโลก

     นักวิจัยมองการณ์ไกลว่าน่าจะส่ง MOXIE ในแบบที่มีขนาดใหญ่ขึ้นไปดาวอังคารล่วงหน้าก่อนมีปฏิบัติการมนุษย์ เพื่อผลิตออกซิเจนอย่างต่อเนื่องด้วยอัตราเทียบเท่าต้นไม้หลายร้อยต้น ด้วยความสามารถระดับนั้น ระบบน่าจะสร้างออกซิเจนได้เพียงพอที่จะค้ำจุนมนุษย์เมื่อเดินทางไปถึง และยังเป็นเชื้อเพลิงให้กับจรวดเพื่อให้นักบินอวกาศเดินทางกลับโลก โดยรวมแล้ว การผลิตออกซิเจนอย่างคงที่จาก MOXIE เป็นก้าวแรกที่มั่นคงสู่เป้าหมายนี้

     Michael Hecht ผู้นำปฏิบัติการ MOXIE ที่หอสังเกตการณ์เฮย์สแตค เอ็มไอที กล่าวว่า เราได้เรียนรู้มากมายเพื่อส่งระบบในอนาคตในขนาดที่ใหญ่ขึ้น การผลิตออกซิเจนบนดาวอังคารของ MOXIE ยังเป็นครั้งแรกที่แสดงถึงการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรในท้องถิ่น ซึ่งเป็นแนวคิดที่จะเก็บเกี่ยวและใช้วัตถุดิบบนดาวเคราะห์(ในกรณีนี้คือ คาร์บอนไดออกไซด์บนดาวอังคาร) เพื่อสร้างทรัพยากร(เช่น ออกซิเจน) ซึ่งโดยปกติจะต้องขนไปจากโลก

MOXIE ก่อนที่จะติดตั้งไปกับโรเวอร์เพอร์เซฟเวอแรนซ์

     นี่เป็นครั้งแรกที่มีการแสดงให้เห็นถึงการใช้ทรัพยากรบนพื้นผิวดาวเคราะห์อื่นอย่างแท้จริง และเปลี่ยนพวกมัน(ด้วยกระบวนการทางเคมี) ให้กลายเป็นสิ่งที่จะมีประโยชน์ต่อปฏิบัติการมนุษย์ Jeffrey Hoffman รองผู้นำทีม MOXIE อดีตนักบินอวกาศนาซา ศาสตราจารย์ที่แผนกการบินและการบินอวกาศ เอ็มไอที กล่าว จัดได้ว่าเป็นช่วงประวัติศาสตร์

     ผู้เขียนร่วมของ Hoffman และ Hecht จากเอ็มไอทียังประกอบด้วยสมาชิกทีม MOXIE พร้อมกับเพื่อนร่วมงานจากสถาบันต่างๆ รวมถึงห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) ของนาซา ซึ่งดำเนินการพัฒนา, ซอฟท์แวร์การบิน, แพค และทดสอบก่อนการนำส่ง MOXIE

     การสร้างออกซิเจนด้วยกระบวนการย่อยสลายด้วยไฟฟ้าไม่ใช่เรื่องใหม่ ยกตัวอย่างเช่น บนสถานีอวกาศนานาชาติก็ใช้กระบวนการนี้เพื่อแยกน้ำให้กลายเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน อย่างไรก็ตาม บนดาวอังคารนั้น น้ำมีค่ามากเกินกว่าจะใช้ในการนี้ จึงต้องหาวิธีการอื่น

     MOXIE รุ่นปัจจุบันออกแบบมาให้มีขนาดเล็กประมาณกระเป๋าใส่เอกสาร เพื่อที่จะติดตั้งใต้โรเวอร์เพอร์เซฟเวอร์แรนซ์ได้ และถูกสร้างในทำงานเป็นช่วงสั้นๆ เริ่มทำงานและปิดเครื่องลงในแต่ละช่วงการเดินเครื่องขึ้นอยู่กับตารางการสำรวจและภาระงานของโรเวอร์ เมื่อเปรียบเทียบแล้ว โรงงานผลิตออกซิเจนเต็มรูปแบบน่าจะต้องใช้ MOXIE ที่มีขนาดใหญ่กว่าซึ่งน่าจะต้องเดินเครื่องตลอดเวลา

      แม้จะมีข้อจำกัดจากการออกแบบปัจจุบันจาก MOXIE แต่เครื่องมือก็แสดงให้เห็นว่ามันเปลี่ยนชั้นบรรยากาศดาวอังคารให้กลายเป็นออกซิเจนบริสุทธิ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งทำโดยการดึงอากาศดาวอังคารเข้ามาผ่านฟิลเตอร์ชนิดหนึ่งซึ่งจะกำจัดสิ่งปนเปื้อน จากนั้นก็อัดอากาศด้วยแรงดัน, ให้ความร้อนและส่งผ่าน SOXE(Solid Oxide Electrolyzer) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่พัฒนาและสร้างโดย OxEon Energy ซึ่งใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกอากาศที่อุดมด้วยคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) ออกเป็นออกซิเจนไอออน(O) และคาร์บอนมอนอกไซด์(CO)  

     จากนั้น ออกซิเจนไอออนจะถูกแยกออกมาและรวมกันกลายเป็นโมเลกุลก๊าซออกซิเจน O2 ที่ใช้หายใจได้ จากนั้น MOXIE ก็ตรวจสอบปริมาณและความบริสุทธิ์ก่อนที่จะปล่อยกลับสู่อากาศ พร้อมกับคาร์บอนมอนอกไซด์และก๊าซอื่นๆ ที่มีในชั้นบรรยากาศ

หน่วยย่อยภายใน MOXIE

     นับตั้งแต่ที่โรเวอร์เพอร์เซฟเวอร์แรนซ์ร่อนลงจอดบนดาวอังคารในเดือนกุมภาพันธ์ 2021 วิศวกร MOXIE ได้เริ่มเดินเครื่องเครื่องมือนี้ 7 ครั้งตลอดหนึ่งปีดาวอังคาร แต่ละครั้งใช้เวลาหลายชั่วโมงเพื่อวอร์มอัพ จากนั้นก็ผลิตออกซิเจนอีก 1 ชั่วโงก่อนที่จะปิดเครื่อง การเดินเครื่องแต่ละครั้งกำหนดเวลาในช่วงเวลากลางวันหรือกลางคืนที่แตกต่างกัน, ในฤดูกาลที่แตกต่างกัน เพื่อดูว่า MOXIE จะสามารถรับมือการเปลี่ยนแปลงสภาวะในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ได้หรือไม่

      MOXIE ถูกออกแบบมาให้ผลิตออกซิเจนได้ถึง 10 กรัมต่อชั่วโมง หรือเป็นออกซิเจนที่นักบินอวกาศหนึ่งคนใช้หายใจได้ 20 นาที ในแต่ละครั้งที่เดินเครื่อง MOXIE ผลิตออกซิเจนได้ตั้งแต่ 5.4 ถึง 8.9 กรัม รวมแล้วเจ็ดครั้ง 49.9 กรัม

     Hoffman กล่าวว่า ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารนั้นมีความแปรผันมากกว่าบนโลก ความหนาแน่นของอากาศสามารถแปรผันได้ถึงสองเท่าตลอดหนึ่งปี และอุณหภูมิก็อาจแปรผันถึง 100 องศา เป้าหมายหนึ่งก็คือแสดงว่าเราสามารถเดินเครื่อง(ผลิตออกซิเจน) ได้ในทุกฤดูกาล  

     โดยรวมแล้ว MOXIE ได้แสดงว่ามันสามารถผลิตออกซิเจนได้แทบจะตลอดเวลาบนดาวอังคาร สิ่งเดียวที่ไม่ได้ทดสอบก็คือเดินเครื่องในช่วงย่ำรุ่งหรือย่ำค่ำ เมื่ออุณหภูมิกำลังเปลี่ยนแปลงพอสมควร Hecht กล่าว เรายังต้องจัดการกับส่วนนี้ และเมื่อเราทดสอบส่วนนี้ในห้องทดลองแล้ว ก็จะไปถึงเป้าหมายสุดท้ายเพื่อแสดงว่าเราเดินเครื่องได้ตลอดเวลา

     เมื่อ MOXIE เดินเครื่องปั่นออกซิเจนบนดาวอังคาร วิศวกรก็วางแผนที่จะผลักดันความสามารถและเพิ่มกำลังการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูใบไม้ผลิของดาวอังคาร เมื่อความหนาแน่นชั้นบรรยากาศและระดับคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นสูง การเดินเครื่องครั้งต่อไปที่จะมาถึง จะทำในระหว่างที่มีความหนาแน่น(ชั้นบรรยากาศ) สูงสุดของปี และเราก็แค่อยากจะผลิตออกซิเจนให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ Hecht กล่าว ดังนั้นเราจะเซตทุกอย่างให้สูงสุดเท่าที่จะทำไหว และปล่อยให้มันเดินเครื่องให้นานที่สุดเท่าที่จะทำได้

ภาพอาทิตย์ตกบนดาวอังคารถ่ายโดยโรเวอร์สปิริต(Spirit) ของนาซาในปี 2005

     พวกเขายังจับตาดูการเสื่อมสภาพของระบบด้วย เมื่อ MOXIE เป็นเพียงชุดทดลองหนึ่งในหลายๆ ชุดที่อยู่บนโรเวอร์ มันจึงไม่สามารถเดินเครื่องอย่างต่อเนื่องเหมือนกับแบบเต็มระบบ และเครื่องมือก็ต้องเปิดและปิดในแต่ละครั้งที่เดินเครื่อง ซึ่งจะมีปัญหาความเครียดด้านความร้อนซึ่งจะทำให้ระบบเสื่อมสภาพลงเรื่อยๆ

     ถ้า MOXIE ทำงานประสบความสำเร็จแม้ว่าจะต้องเปิดๆ ปิดๆ เครื่องอยู่บ่อยครั้ง แต่นี่ก็จะหมายถึงว่าเครื่องผลิตแบบเต็มรูปแบบซึ่งออกแบบมาให้เดินเครื่องอย่างต่อเนื่อง ก็น่าจะทำงานไปได้หลายพันชั่วโมง Hoffman กล่าวว่า เพื่อสนับสนุนปฏิบัติการมนุษย์บนดาวอังคาร เราจะต้องนำข้าวของมากมายไปจากโลก อย่างคอมพิวเตอร์, ชุดอวกาศ และที่อยู่ แต่ถ้าคุณสามารถผลิตออกซิเจนที่นั่นได้ ก็จะรอช้าทำไม

     เป้าหมายที่ต้องการก็ต้องมีขนาดใหญ่กว่า MOXIE อย่างมาก Hecht เคยประเมินไว้เมื่อปีที่แล้วว่า สำหรับนักบินอวกาศชุดเล็ก 1 ทีม จะต้องการออกซิเจนเพื่อหายใจประมาณ 1 เมตริกตันต่อหนึ่งปีดาวอังคาร นี่ยังไม่รวมออกซิเจนที่ต้องใช้เพื่อเป็นเชื้อเพลิงกลับโลก โดยรวมปฏิบัติการจะต้องใช้ออกซิเจนราว 500 ตัน

     ชั้นบรรยากาศดาวอังคารปัจจุบัน มีความเบาบางมาก โดยหนาแน่นน้อยกว่าชั้นบรรยากาศของโลกร้อยกว่าเท่า และประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เกือบทั้งหมด(96%)  

แหล่งข่าว sciencedaily.com : MOXIE experiment reliably produces oxygen on Mars
                sciencealert.com : a briefcase-sized box is already making oxygen on Mars