เจาะความมืดในหลุมอุกกาบาตขั้วใต้ดวงจันทร์

 

Shackleton crater by ShodowCam  

    ภาพใหม่จากนาซาที่ใช้การผสมผสานการถ่ายภาพอันชาญฉลาดจากกล้องสองตัวที่แตกต่างกัน ได้จับภาพหลุมอุกกาบาตแห่งหนึ่งบนดวงจันทร์ ที่ไม่เคยได้เห็นแสงตะวันมาเป็นเวลาหลายพันล้านปีแล้ว

     รอยแผลเก่าแก่แห่งนี้คือ หลุมอุกกาบาตแชคเคิลตัน(Shackleton crater) อยู่ในเขตเทือกเขาบนขั้วใต้ของดวงจันทร์ ซึ่งเนื่องจากความเอียงของดวงอาทิตย์ จึงมีแต่เพียงขอบและยอดส่วนที่สูงสุดที่จะมีแสงอาทิตย์อาบไส้เท่านั้น ส่วนพื้นที่ส่วนที่เหลืออยู่ก็จะตกอยู่ในเงามืด กลายเป็นกับดักความเย็น(cold traps) ที่น้ำหรือน้ำแข็งจะถูกซ่อนไว้ห่างจากดวงอาทิตย์ และจากสายตาที่กระหายรู้ของนักดาราศาสตร์

      จึงยังเป็นดินแดนที่ผู้เชี่ยวชาญอยากจะเรียนรู้ให้มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อมันดูจะเป็นที่ที่เหมาะสมที่จะมีน้ำในรูปน้ำแข็งปรากฏอยู่ ในความมืดมิดกลางหลุมแชคเกิลตันมีอุณหภูมิที่เย็นจัดซึ่งไม่เคยสูงกว่า -173 องศาเซลเซียสเลย ถ้าพื้นที่แห่งนี้มีไอน้ำจากการชนของดาวหางครั้งโบราณ ขณะนี้น้ำก็คงแข็งตัว อาจจะอยู่ข้างใต้พื้นผิวหลบสายตาเรา

     นักดาราศาสตร์จีนวางแผนจะส่งยานขนาดมินิไปที่หลุมอุกกาบาตนี้ในปี 2026 เพื่อขุดเจาะหาหลักฐานน้ำแข็งบนดวงจันทร์ แต่ในตอนนี้ นาซากำลังพึ่งพา “แว่นมองในที่มืด” เพื่อเจาะสู่ความมืดที่ค้ำตระหง่าน อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษนี้เรียกว่า ShadowCam และถูกส่งออกสู่อวกาศไปกับดานุย(Danuri) ดาวเทียมดวงจันทร์ของเกาหลีใต้ในเดือนสิงหาคม 2022

      ขณะนี้ จึงมีการเผยแพร่ภาพชุดแรกออกมา และมันก็ทำให้ชาวโลกได้มองเห็นบริวารของเราอย่างเหลือเชื่อ ShadowCam นั้นมีความไวต่อแสงในพื้นที่เงามากกว่ากล้องดวงจันทร์ใดๆ กว่า 200 เท่า มันถ่ายภาพพื้นผิวมืดโดยพึ่งพาปรากฏการณ์แสงโลก(earthshine) ซึ่งเป็นแสงที่สะท้อนจากโลก กระทบบนดวงจันทร์และกลับมาที่ผู้สังเกตการณ์บนโลกอีกที กล้องยังใช้การสะท้อนแสงอาทิตย์ออกจากภูเขาและสันเขาบนดวงจันทร์เองด้วย

ภาพโมเสกแสดงขั้วใต้ของดวงจันทร์ซึ่งมีเนินเขาและหุบเขาโดยมีเงาทอดยาว และมองเห็นหลุมอุกกาบาตแชคเกิลตันได้จนถึงก้นหลุม ขอบหลุมจะอิ่มแสงเกินไป  

ภาพโมเสกแสดงขั้วใต้ของดวงจันทร์ซึ่งมีเนินเขาและหุบเขาโดยมีเงาทอดยาว และมองเห็นหลุมอุกกาบาตแชคเกิลตันได้จนถึงก้นหลุม ขอบหลุมจะอิ่มแสงเกินไป  

      น่าเสียดายที่การออกแบบเป็นผลให้เมื่อถ่ายภาพพื้นที่ที่สว่างจะทำให้ภาพอิ่มตัวด้วยแสงอย่างยิ่งยวด(over-saturation) ยกตัวอย่างเช่น ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์นาซาใช้ ShadowCam เพื่อจับภาพหลุมแชคเกิลตัน ซึ่งมีเพียง 3 ตำแหน่งที่ได้เห็นแสงอาทิตย์ราว 90% ของปี ส่วนที่อาบแสงอาทิตย์เหล่านี้จึงขาวโพลน ตามที่เห็นได้ในภาพ ขณะนี้ทีม ShadowCam จึงปรับตัวเพื่อลบการสูญเสียรายละเอียด โดยสร้างภาพโมเสคแทน

      เมื่อพื้นที่เหล่านั้นจะอิ่มตัวด้วยแสงด้วยยิ่งยวด จึงใช้ภาพจากกล้องดวงจันทร์ในวงโคจรตัวอื่นคือ Lunar Reconnaissance Orbiter มาแทนที่ ShadowCam ภาพทั้งหมดจึงแสดงรายละเอียดที่ยิบย่อยอย่างที่ไม่เคยเห็นมาก่อน เมื่อกล้องแต่ละตัวก็เหมาะสมกับสภาวะแสงที่จำเพาะในพื้นที่ใกล้ขั้วดวงจันทร์ ผู้วิเคราะห์จึงรวมภาพจากอุปกรณ์ทั้งสองเพื่อสร้างแผนที่ภูมิประเทศและรายละเอียดทางธรณีวิทยาทั้งในส่วนที่สว่างที่สุดและส่วนที่มืดที่สุดของดวงจันทร์

     ปฏิบัติการของดานูรี่ก็เพื่อสร้างแผนที่ลักษณะภูมิประเทศดวงจันทร์ เช่นเดียวกับการสำรวจแหล่งทรัพยากรบนดวงจันทร์เช่น น้ำ, ฮีเลียม-3, ซิลิกอน, ยูเรเนียม และอลูมินัม ปฏิบัติการยังถูกใช้เพื่อทดสอบต้นแบบอินเตอร์เนตอวกาศ    

ภาพโมเสกแสดงขั้วใต้ของดวงจันทร์ซึ่งมีเนินเขาและหุบเขาโดยมีเงาทอดยาว และมองเห็นหลุมอุกกาบาตแชคเกิลตันได้จนถึงก้นหลุม ขอบหลุมจะอิ่มแสงเกินไป  

 

แหล่งข่าว sciencealert.com : stunning NASA image peeks into the perpetual darkness of the lunar south pole
                iflscience.com : see what’s inside one of the permanently dark craters on the Moon