ลมสุริยะกับบรรยากาศ ของดาวอังคาร

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

ข้อมูลจากยานอวกาศขององค์การนาซ่ายืนยันว่าลมสุริยะเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้ดาวอังคารสูญเสียชั้นบรรยากาศ ทั้งนี้เนื่องจากดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กทั่วทั้งดวงซึ่งช่วยปกป้องอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์

เมเวน (MAVEN ย่อมาจาก Mars Atmosphere and Volatile Evolution) เป็นยานอวกาศที่องค์การนาซ่าของสหรัฐอเมริกาส่งออกไปจากโลกเมื่อเดือน พ.ย. 2556 โดยมีเป้าหมายหลักในการศึกษาการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคาร ยานเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารเมื่อเดือน ก.ย. 2557 ปัจจุบันจึงสำรวจดาวอังคารมานานกว่าหนึ่งปีแล้ว

การสูญเสียแก๊สในบรรยากาศอย่างต่อเนื่องมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของดาวอังคาร โดยเปลี่ยนจากในอดีตที่มีบรรยากาศหนาแน่น ทำให้มีภูมิอากาศแบบอบอุ่นและเปียกชื้น ซึ่งอาจเอื้ออำนวยต่อการกำเนิดและดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตในแบบที่เรารู้จัก กลายมาเป็นบรรยากาศแบบเบาบาง ทำให้มีภูมิอากาศหนาวเย็นและแห้งแล้งในปัจจุบัน

ข้อมูลจากยานเมเวนแสดงว่าปัจจุบันดาวอังคารกำลังสูญเสียแก๊สในบรรยากาศออกสู่อวกาศด้วยอัตราประมาณ 100 กรัม/วินาที ยานเมเวนพบว่าอัตราการสูญเสียแก๊สนี้ได้เพิ่มสูงขึ้นอย่างมากในช่วงที่เกิดพายุสุริยะเมื่อเดือน มี.ค. 2558 ปริมาณดังกล่าวดูจะน้อย แต่เมื่อเกิดขึ้นต่อเนื่องเป็นระยะเวลานานก็ส่งผลอย่างใหญ่หลวงต่อภูมิอากาศของดาวอังคาร ทั้งนี้นักวิทยาศาสตร์คาดว่าอัตราการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคารในอดีตเมื่อพันล้านปีก่อนน่าจะสูงกว่าในปัจจุบัน เนื่องจากดวงอาทิตย์เมื่ออายุน้อยมี
กัมมันตภาพสูงกว่าดวงอาทิตย์ในขณะนี้

ลมสุริยะเป็นกระแสของอนุภาคที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมาตลอดเวลา ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอน เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่า 400 กิโลเมตร/วินาที หรือกว่า 1.4 ล้านกิโลเมตร/ชั่วโมง เมื่อสนามแม่เหล็กที่มากับลมสุริยะเคลื่อนที่ผ่านดาวอังคาร ก่อให้เกิดสนามไฟฟ้า ซึ่งเป็นตัวเร่งการเคลื่อนที่ของไอออน (อะตอมที่มีประจุไฟฟ้า) ในบรรยากาศชั้นบนของดาวอังคาร ให้เคลื่อนที่หลุดออกไปสู่อวกาศ

ข้อมูลที่เก็บได้จากอุปกรณ์ตรวจวัดบนยานเมเวนแสดงว่ากระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นที่ดาวอังคารใน 3 บริเวณ ได้แก่ หางหรือบริเวณที่อยู่ด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ บริเวณเหนือขั้วทั้งสอง และบริเวณรอบนอกของดาวอังคาร โดยพบว่าการสูญเสียแก๊สในบรรยากาศเกิดขึ้นมากที่สุดเกือบร้อยละ 75 ที่ด้านหาง รองลงมาคือเกือบร้อยละ 25 ที่ขั้ว ส่วนที่เหลือเป็นส่วนน้อยมากคือรอบนอกของดาวอังคารลมสุริยะโจมตีบรรยากาศของดาวอังคารได้โดยตรงเนื่องจากดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กความเข้มสูงที่ช่วยผลักอนุภาคส่วนใหญ่ในลมสุริยะให้เบี่ยงเบนออกไปอย่างที่โลกมี การสำรวจด้วยยานอวกาศลำอื่นๆ ก่อนหน้านี้แสดงว่าปัจจุบันดาวอังคารมีสนามแม่เหล็กที่อ่อนมาก ความเข้มน้อยกว่าสนามแม่เหล็กโลกราว 40 เท่า และส่วนใหญ่พบได้เฉพาะบริเวณด้านซีกใต้ของดาวอังคาร ไม่ใช่สนามแม่เหล็กที่แผ่ปกคลุมทั่วทั้งดวงอย่างสนามแม่เหล็กโลก

บรรยากาศที่เบาบางและสนามแม่เหล็กอย่างอ่อนของดาวอังคารเป็นอุปสรรคสำคัญส่วนหนึ่งของการส่งมนุษย์ไปสำรวจดาวอังคารในอนาคต