อนุภาคเหล่านี้คมราวเศษแก้วและเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ฝุ่นอันตรายไม่ได้มีแค่บนดวงจันทร์ เพราะล่าสุดหุ่นยนต์เพอร์เซเวียแรนซ์ (Perseverance) พบว่าฝุ่นบนดาวอังคารมีอนุภาคเล็กพอจะเข้าสู่ปอดและกระแสเลือดได้ และยังเกาะติดวัสดุชุดอวกาศได้อย่างเหนียวแน่น
ตลอด 1,645 วันบนดาวอังคาร หุ่นยนต์เพอร์เซเวียแรนซ์ ไม่ได้ทำหน้าที่แค่เก็บตัวอย่างหินและค้นหาร่องรอยของสิ่งมีชีวิตในอดีต แต่ยังเป็นห้องปฏิบัติการเคลื่อนที่สำหรับศึกษาฝุ่นโดยไม่ได้ตั้งใจ ทั้งนี้เพอร์เซเวียแรนซ์ไม่มีเครื่องมือสำหรับวิเคราะห์ฝุ่นโดยเฉพาะ นักวิทยาศาสตร์จึงนำตัวอย่างสอบเทียบ (calibration target) ของเครื่องมือสองตัวมาใช้แทน ได้แก่ SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) และ PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) ซึ่งติดตั้งอยู่ที่ปลายแขนกลของรถสำรวจทั้งคู่
บนเป้าสอบเทียบของ SHERLOC มีตัวอย่างวัสดุชุดอวกาศ 5 ชิ้น แต่ละชิ้นขนาดราว 2 × 2 เซนติเมตร ในการศึกษานี้ทีมวิจัยวิเคราะห์ชิ้นตัวอย่างเทฟลอน (Teflon®) และเวกทราน (Vectran®) ส่วนเป้าสอบเทียบของ PIXL ประกอบด้วยเทฟลอนและแก้วบะซอลต์ วัสดุเหล่านี้อยู่บนดาวอังคารมาหลายปี จึงใช้ติดตามได้ว่าฝุ่นสะสมบนวัสดุแต่ละชนิดอย่างไร
ผลการศึกษาพบว่า PIXL ตรวจพบฝุ่นสองกลุ่มที่เล็กกว่าที่เคยวัดได้บนดาวอังคาร จากก่อนหน้านี้วัดได้เล็กสุดราวสามไมโครเมตร ได้แก่ กลุ่มฝุ่นละเอียดขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมโครเมตร (fine particle) และกลุ่มฝุ่นละเอียดพิเศษ (ultrafine particle) ขนาดราว 100 นาโนเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมมนุษย์ประมาณ 700 เท่า
นักวิจัยคาดว่าไฟฟ้าสถิตน่าจะเป็นตัวกำหนดว่าฝุ่นขนาดใดจะเกาะวัสดุใด เพราะอนุภาคฝุ่นเกิดประจุไฟฟ้าเมื่อชนกันในอากาศ และวัสดุต่างชนิดดึงดูดฝุ่นต่างขนาดกัน บนเทฟลอนและเวกแทรน ฝุ่นมีขนาดเฉลี่ยราว 2 ไมโครเมตร ขณะที่บนแก้วบะซอลต์และเทฟลอนของ SHERLOC พบฝุ่นเล็กถึงราว 100–300 นาโนเมตร ฝุ่นที่เล็กที่สุดยังคงเกาะอยู่แม้รถสำรวจจะวิ่งและเจาะหินมาหลายปี ซึ่งสิ่งนี้บ่งชี้ว่าชุดอวกาศอาจเก็บฝุ่นละเอียดไว้ได้ง่าย
ฝุ่นดาวอังคารมีรูปร่างมนและขัดสีน้อยกว่าฝุ่นดวงจันทร์ เพราะถูกลมพัดจนกระทบกันมานาน ความเสี่ยงที่จะบาดหรือขูดชุดอวกาศจึงต่ำกว่า แต่ฝุ่นนี้ยังมีขนาดเล็กพอจะลงลึกถึงปอดและเข้าสู่กระแสเลือดได้ อีกทั้งยังอุดมด้วยกำมะถัน คลอรีน และเหล็ก ทั้งยังมีซิลิกาปะปนมากกว่าฝุ่นดวงจันทร์
อ่านลายพิมพ์นิ้วมือของฝุ่นด้วย X-ray fluorescence
PIXL ทำงานด้วยหลักการ X-ray fluorescence (XRF) โดยยิงรังสีเอกซ์ที่โฟกัสจนเล็กมาก (micro-beam) ลงบนเป้าหมาย เมื่อโฟตอนพลังงานสูงชนอิเล็กตรอนชั้นในของอะตอมจนหลุดออกไป อะตอมจะอยู่ในสถานะไม่เสถียร อิเล็กตรอนจากชั้นนอกที่มีพลังงานสูงกว่าจึงลงมาแทนที่ และปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาเป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานเฉพาะตัวของแต่ละธาตุ เปรียบเหมือนลายพิมพ์นิ้วมือที่บอกได้ว่าอนุภาคนั้นประกอบด้วยธาตุอะไรบ้าง
จุดที่ชาญฉลาดที่สุดคือการใช้เทฟลอนบนเป้าสอบเทียบ เทฟลอนประกอบด้วยคาร์บอนและฟลูออรีนเป็นหลัก ซึ่ง PIXL ตรวจจับโดยตรงไม่ได้ ดังนั้นสัญญาณธาตุใดก็ตามที่ PIXL วัดได้จากแผ่นเทฟลอน เช่น เหล็ก กำมะถัน หรือคลอรีน ย่อมมาจากฝุ่นที่เกาะอยู่ ไม่ใช่จากตัววัสดุเอง
จากข้อมูลวิทยาศาสตร์สู่การออกแบบเพื่อรับมือฝุ่นต่างดาว
ข้อมูลจากเพอร์เซเวียแรนซ์อาจช่วยพัฒนาการออกแบบชุดอวกาศและที่อยู่อาศัย ขั้นตอนกำจัดฝุ่น และมาตรฐานสุขภาพของลูกเรือในภารกิจดาวอังคารอนาคต ตัวอย่างแนวทางที่ช่วยลดฝุ่นเข้าสู่ที่พักได้ เช่นสูทพอร์ต (suitport) ที่ให้นักบินอวกาศสวมชุดซึ่งติดอยู่กับผนังด้านนอกของที่พักได้โดยตรง ชุดที่เปื้อนฝุ่นจึงไม่ต้องเข้ามาในห้อง และแอร์ล็อกแบบสองห้อง
การศึกษาเรื่องฝุ่นบนดาวอังคารนับว่าเป็นอีกหนึ่งความท้าทายสำคัญ เนื่องจากปัจจุบันยังไม่มีการเก็บตัวอย่างจากดาวอังคารส่งกลับมายังโลก การศึกษาฝุ่นในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารในปัจจุบันจึงต้องพึ่งพาหุ่นยนต์อย่างคิวริออซิตีและเพอร์เซเวียแรนซ์ในการศึกษาผ่านเครื่องมือทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น ภาพถ่ายฝุ่นที่เกาะตามพื้นผิววัสดุต่าง ๆ กับการศึกษาสภาพของหินและดินดาวอังคารทางอ้อมผ่านก้อนอุกกาบาตจากดาวอังคาร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก้อนอุกกาบาตที่หลุดอกมาจากดาวอังคารจากการชนของอุกกาบาตขนาดใหญ่เมื่อหลายพันล้านปีก่อน เพื่อนำข้อมูลก้อนอุกกาบาตมาคาดเดาสภาพของดินและฝุ่นดาวอังคารในปัจจุบัน เพื่อออกแบบวัสดุพื้นผิวทั้งยานอวกาศ หุ่นยนต์ ล้อของหุ่นยนต์ ปีกของเฮลิคอปเตอร์ ไปจนถึงชุดของนักบินอวกาศที่จะเดินทางไปยังดวงจันทร์ ซึ่งการศึกษาฝุ่นของดาวอังคารจะก้าวหน้าขึ้นในทศวรรษหน้าจากภารกิจการเก็บตัวอย่างจากดาวอังคารกลับมายังโลก
สำหรับเทคโนโลยีการกำจัดฝุ่นบนดวงจันทร์ นาซาได้เริ่มทดสอบระบบโล่กันฝุ่นด้วยสนามไฟฟ้า (electrodynamic dust shield หรือ EDS) ไปแล้ว ซึ่งศูนย์อวกาศเคนเนดี (Kennedy Space Center) พัฒนาขึ้น ทำงานโดยใช้สนามไฟฟ้าผลักฝุ่นออกจากพื้นผิวกระจกและแผงระบายความร้อน EDS ได้รับการติดตั้งไปกับภารกิจลงจอดบนดวงจันทร์ Blue Ghost Mission 1 ของ Firefly Aerospace การทดสอบมีเป้าหมายรองรับกับภารกิจอาร์ทีมิสที่กำลังจะเกิดขึ้นในอนาคต
เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล : NASA
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
