นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบโอโซนปริศนา พุ่งสูงผิดคาดเหนือน่านฟ้าขั้วเหนือของดาวอังคาร

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบปรากฏการณ์ทางเคมีที่น่าประหลาดใจในบรรยากาศที่หนาวจัดและมืดมิดเหนือขั้วเหนือของดาวอังคาร ข้อมูลที่รวบรวมโดย ยานโคจร ExoMars Trace Gas Orbiter ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) เผยให้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของก๊าซโอโซนภายในกระแสอากาศหมุนวนที่เรียกว่า “วอร์เท็กซ์ขั้วโลก” (Polar Vortex) ในช่วงฤดูหนาวที่แสงอาทิตย์ไม่เคยสาดส่อง การค้นพบครั้งนี้เป็นการเปิดเผยกลไกทางเคมีที่ซ่อนเร้นในบรรยากาศดาวอังคาร ซึ่งอาจให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับประวัติศาสตร์และศักยภาพในการอยู่อาศัยของดาวเคราะห์แดงในอดีต

งานวิจัยที่นำโดย ดร.เควิน โอลเซน (Dr. Kevin Olsen) จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด และนำเสนอในการประชุม European Planetary Science Congress ได้ศึกษาบริเวณที่เป็นราตรีฤดูหนาวอันยาวนานของดาวอังคาร ซึ่งเป็นช่วงที่ขั้วโลกตกอยู่ในเงามืดและอุณหภูมิลดต่ำลงจนเหลือเชื่อ

โอโซน (Ozone) เป็นก๊าซที่มีความว่องไวทางเคมีสูง และมักจะถูกทำลายโดยปฏิกิริยาเคมีปกติเมื่อมีแสงอาทิตย์ บนดาวอังคารในยามปกติรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์จะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลน้ำในบรรยากาศและสลายโอโซน แต่ภายในวอร์เท็กซ์ขั้วโลกในช่วงฤดูหนาว ข้อมูลจากยาน ExoMars ชี้ว่า

1. อุณหภูมิภายในวอร์เท็กซ์จะลดต่ำลงกว่าภายนอกถึงประมาณ 40 องศาเซลเซียส ซึ่งความเย็นระดับนี้ทำให้ไอน้ำ (water vapor) ที่เบาบางในบรรยากาศจับตัวเป็นน้ำแข็งและตกลงสู่พื้นผิว
2. เมื่อไอน้ำถูกกำจัดออกไป กลไกการทำลายโอโซนที่ต้องอาศัยแสงอาทิตย์และน้ำก็หยุดลงโดยสิ้นเชิง
3. ผลลัพธ์คือ โอโซนจึงเริ่มสะสมและพอกพูนขึ้นในอากาศที่ถูกแยกออกจากส่วนอื่น ๆ ก่อตัวเป็นเหมือนฟองสบู่เคมีที่ผิดปกติ ซึ่งจะเกิดขึ้นได้เฉพาะในความมืดและความหนาวเหน็บของราตรีขั้วโลกเท่านั้น

ดร. โอลเซน กล่าวว่า “การทำความเข้าใจปริมาณและความผันผวนของโอโซนนี้ จะช่วยให้เราทราบว่าบรรยากาศของดาวอังคารมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรตลอดช่วงเวลาที่ผ่านมา และอาจบอกได้ด้วยว่าครั้งหนึ่งดาวอังคารเคยมีชั้นโอโซนป้องกันเหมือนกับโลกของเราหรือไม่”

วอร์เท็กซ์ขั้วโลกนี้ก่อตัวขึ้นเนื่องจากแกนหมุนของดาวอังคารที่เอียง 25.2 องศา ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลที่รุนแรง เมื่อฤดูร้อนในซีกเหนือสิ้นสุดลง อากาศที่เย็นจัดจะเริ่มหมุนวนเหนือขั้วโลก คล้ายกับที่เกิดขึ้นบนโลก แต่บนดาวอังคารความมืดมิดในฤดูหนาวนั้นกินเวลานานกว่าและลงลึกกว่ามาก

ทีมวิจัยใช้ข้อมูลคู่กันจากเครื่องมือ Mars Climate Sounder บนยาน Mars Reconnaissance Orbiter ของ NASA เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และจับคู่กับการวัดค่าโอโซนจากเครื่องมือ Atmospheric Chemistry Suite (ACS) บนยาน ExoMars เพื่อยืนยันว่าระดับโอโซนพุ่งสูงขึ้นเฉพาะบริเวณภายในวอร์เท็กซ์ขั้วโลกเท่านั้น เป็นการยืนยันว่าทั้งความมืดและความหนาวจัดเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการสะสมทางเคมีนี้

การค้นพบกลไกเคมีของโอโซนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของบรรยากาศดาวอังคารในอดีต หากดาวอังคารเคยมีชั้นโอโซนที่หนาแน่นในอดีต ชั้นโอโซนดังกล่าวอาจทำหน้าที่เป็นโล่ป้องกันพื้นผิวจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตราย ซึ่งนั่นอาจสร้างสภาวะที่เอื้อต่อการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์เมื่อหลายพันล้านปีที่แล้ว

องค์การอวกาศยุโรปมีแผนจะสานต่อการสำรวจนี้ โดยยานสำรวจโรซาลินด์ แฟรงคลิน (Rosalind Franklin) ที่กำหนดปล่อยในปี 2028 จะลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารเพื่อค้นหาร่องรอยทางชีวภาพโบราณ ควบคู่ไปกับยานโคจรที่จะเฝ้าติดตามการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศจากเบื้องบนต่อไป

แม้ในความตายด้านของฤดูหนาวดาวอังคาร บรรยากาศของดาวเคราะห์เพื่อนบ้านดวงนี้ยังคงกระซิบเรื่องราวแห่งเคมี การเปลี่ยนแปลง และความอดทน ในราตรีที่เต็มไปด้วยโอโซนอันเยือกแข็งนี้ ดาวอังคารอาจกำลังเผยความลับจากช่วงเวลาที่มันเคยมีชีวิตชีวามากกว่าที่เราเคยจินตนาการไว้

ข้อมูลอ้างอิง: Daily Galaxy