"ดวงจันทร์ถึงวาระของดาวอังคาร" เหตุใดจึงส่งภารกิจใหม่ไปยังโฟบอส

โฟบอสถูกค้นพบได้อย่างไร?

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน โยฮันเนส เคปเลอร์ แนะนำว่าดาวอังคารสามารถทำได้

มีดวงจันทร์สองดวงทฤษฎีของนักวิทยาศาสตร์มีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าดาวเคราะห์สีแดงตั้งอยู่ระหว่างโลกกับดาวพฤหัสบดี ในเวลานั้น เป็นที่รู้กันว่าดาวเคราะห์ของเรามีดาวเทียมดวงหนึ่ง และดาวพฤหัสบดีมีสี่ดวง มีเพียงยูโรปา แกนีมีด คาลลิสโต และไอโอเท่านั้นที่สามารถเข้าไปสังเกตการณ์ได้ ในปี 2019 มีการรู้จักดาวเทียม 79 ดวงของดาวพฤหัสบดีแล้ว นอกจากนี้ยักษ์ใหญ่ก๊าซยังมีระบบวงแหวนเป็นของตัวเอง

ดังนั้นแม้จะมีทฤษฎีที่ว่าดาวอังคารมีควรมีดวงจันทร์เป็นของตัวเองเช่นเดียวกับเพื่อนบ้านไม่พบหลักฐานการดำรงอยู่ของพวกมัน นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Asaf Hall ได้ทำการศึกษาตามระเบียบวิธีที่ United States Naval Observatory ในวอชิงตันดีซี เขามองหาดาวเทียมที่อยู่ใกล้โลกมากกว่านักสำรวจคนก่อน ๆ อย่างไรก็ตามการค้นหาของเขาไม่ประสบความสำเร็จ

ฮอลล์ที่ผิดหวังกำลังจะยอมแพ้ แต่เขาแองเจลินาภรรยายืนกรานให้เธอสังเกตต่อไป คืนถัดมาคือวันที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2420 เขาได้ค้นพบดวงจันทร์ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อเดมอส หกวันต่อมาเขาก็ค้นพบโฟบอส ดวงจันทร์ทั้งสองดวงอยู่ใกล้โลกมากจนถูกแสงจากดาวอังคารซ่อนไว้ พวกมันมีขนาดประมาณดาวเคราะห์น้อย พวกมันยังเป็นดวงจันทร์สองดวงที่เล็กที่สุดในระบบสุริยะอีกด้วย นอกจากนี้ โฟบอสที่ใหญ่กว่ายังมีมวลมากกว่าดีมอสถึง 7.24 เท่า

อะไรทำให้เขาสนใจ

ในตำนานเทพเจ้ากรีกโฟบอสเป็นบุตรชายคนหนึ่งเทพเจ้าแห่งสงคราม Ares (Mars - ในโรมัน) พี่ชายของเขาชื่อ Deimos ลูกชายฝาแฝดพร้อมพ่อของพวกเขาในการต่อสู้ Deimos หมายถึง "ความหวาดกลัว" หรือ "ความตื่นตระหนก" (โดยเฉพาะในบริบทของการหลบหนีจากสนามรบ) และโฟบอสหมายถึง "ความกลัว" (ด้วยเหตุนี้คำว่า "ความหวาดกลัว")

โฟบอสมีวงโคจรเส้นศูนย์สูตรเกือบเป็นวงกลมมันหมุนรอบทุกๆ 7 ชั่วโมง 39 นาที ที่ระดับความสูง 5,989 กม. เหนือพื้นผิวดาวอังคาร คาบการโคจรของโฟบอสเร็วกว่าการหมุนของดาวอังคารถึง 3 เท่า ดาวเทียมเบาเกินไปสำหรับแรงโน้มถ่วงดังนั้นรูปร่างของมันจึงไม่เป็นทรงกลม ปกคลุมไปด้วยเนินและหลุมอุกกาบาตทั้งหมด

ลักษณะเด่นของโฟบอสคือปล่องภูเขาไฟสติกนีย์ขนาดใหญ่ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 9.5 กม. ตั้งชื่อตามนามสกุลเดิมของภรรยาของอาสาฟ ฮอลล์ 

ภาพด้านข้างของโฟบอสที่หันหน้าไปทางดาวอังคาร เครดิต: ESA / DLR / FU Berlin (G.Neukum), CC BY-SA IGO 3.0

อย่างไรก็ตามการศึกษาหลายชิ้นของโฟบอสและดาวเทียมของมันไม่เพียง แต่เผยให้เห็นรูปร่างที่ไม่เป็นทรงกลมที่แปลกประหลาดเท่านั้น

หลังจากสังเกตดวงจันทร์คู่นี้แล้วนักวิทยาศาสตร์ก็มาสรุปได้ว่าทำจากวัสดุที่คล้ายกับคาร์บอน chondrites ประเภท I หรือ Type II ดาวเคราะห์น้อยและดาวเคราะห์แคระเป็นส่วนประกอบ ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์บางคนสรุปว่าโฟบอสและดีมอสมีต้นกำเนิดมาจากแถบดาวเคราะห์น้อยเมื่อแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีผลักพวกมันเข้าสู่วงโคจรของดาวอังคารเมื่อหลายพันล้านปีก่อน

อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ไม่แน่ใจว่าจากที่นั่นดวงจันทร์ของดาวอังคารปรากฏขึ้น ทั้งสองมีวงโคจรเกือบเป็นวงกลมซึ่งผิดปกติมากสำหรับวัตถุที่ยึดโดยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ ยิ่งไปกว่านั้นดวงจันทร์เหล่านี้ไม่หนาแน่นเท่าวัตถุในแถบดาวเคราะห์น้อย

โฟบอสและดีมอสอาจก่อตัวขึ้นจากฝุ่นและหินจากวงโคจรของดาวอังคารซึ่งรวมเข้าด้วยกันด้วยแรงโน้มถ่วง

วงโคจรของโฟบอสลดลง1.8ซมต่อปี ภายใน 50 ถึง 100 ล้านปี ดวงจันทร์จะชนกับดาวเคราะห์แม่ หรือไม่ก็ถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ และกระจัดกระจายเป็นวงแหวนรอบดาวอังคาร อนาคตที่มืดมนของโฟบอสทำให้ได้รับฉายาว่า "ดวงจันทร์ที่ถึงวาระของดาวอังคาร"

ก่อนหน้านี้โฟบอสมีการศึกษาอย่างไร?

ด้วยการวิจัยมากขึ้นเรื่อยๆ นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับดวงจันทร์ที่โคจรรอบดาวอังคาร วงโคจรไวกิ้งบินผ่านพวกเขาไปในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ภารกิจโฟบอส 2 ของโซเวียต โครงการ Mars Global Surveyor ของ NASA และ Mars Express ของยุโรป ต่างให้เบาะแสเพิ่มเติมเกี่ยวกับดวงจันทร์สองดวงที่น่าสงสัยนี้ ภารกิจ Spirit, Opportunity และ Curiosity ได้ให้ภาพถ่ายดาวเทียมจากพื้นผิวดาวอังคาร

NASA Mars Reconnaissance OrbiterOrbiter จับภาพดวงจันทร์ทั้งสองดวงที่ใหญ่กว่าของดาวอังคารนั่นคือโฟบอสได้จากระยะทางประมาณ 6,800 กิโลเมตร ภาพ: © NASA / JPL / University of Arizona

ในปี 2554 รัสเซียพยายามส่งภารกิจไปยังดาวเทียมดาวอังคารที่เรียกว่าโฟบอส - กรุนต์ซึ่งคาดว่าจะกลับมาสู่โลกในปี 2014 พร้อมกับตัวอย่างดวงจันทร์ขนาดเล็ก อย่างไรก็ตามยานอวกาศยังคงอยู่ในวงโคจรระดับต่ำเนื่องจากปัญหาทางเทคนิค เป็นผลให้ดาวเทียมตกลงสู่โลกเมื่อต้นปี 2555 ในมหาสมุทรแปซิฟิก

ทำไมคุณถึงต้องการภารกิจใหม่?

เควนติน เนนอน จากห้องทดลองแห่งวิทยาศาสตร์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และเพื่อนร่วมงานของเขาเชื่อว่าชั้นบนของชั้นหินรีโกลิธที่ปกคลุมโฟบอสบนดวงจันทร์ของดาวอังคารอาจมีไอออนของออกซิเจน อาร์กอน คาร์บอน และไนโตรเจนสะสม ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปหลายพันล้านปี บรรยากาศดาวอังคาร.

เพื่อให้ได้ข้อสรุปนี้ ทีมงานของ Nenonวิเคราะห์ข้อมูลจากยานอวกาศ MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) ของ NASA MAVEN รวบรวมข้อมูลจากวงโคจรดาวอังคารมานานกว่าหกปี เพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าดาวเคราะห์สูญเสียชั้นบรรยากาศไปได้อย่างไร และให้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญอื่นๆ เกี่ยวกับวิวัฒนาการของภูมิอากาศของโลก เนื่องจากยานอวกาศข้ามวงโคจรของโฟบอสประมาณห้าครั้งต่อวันโลกในขณะที่มันโคจรรอบดาวอังคารในภารกิจหลัก นักวิทยาศาสตร์จึงตัดสินใจใช้การวัดของ MAVEN เพื่อเรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับโฟบอส ยิ่งไปกว่านั้น นี่คือเป้าหมายของภารกิจใหม่ที่กำลังจะมีขึ้นซึ่งกำลังวางแผนอยู่ในญี่ปุ่น 

การแสดงภาพแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของยานอวกาศ MAVEN ระหว่างภารกิจหลัก
เครดิต: NASA

สำนักงานสำรวจการบินและอวกาศของญี่ปุ่นกำลังเตรียมส่งยานสำรวจดวงจันทร์อังคาร (MMX) ไปยังโฟบอสในปี 2024 เพื่อเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวเป็นครั้งแรกและส่งไปยังโลก นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าตัวอย่างเหล่านี้จะให้ข้อมูลมากที่สุดหาก MMX ตกลงมาที่ด้านข้างของโฟบอสที่หันหน้าไปทางดาวอังคาร อย่างน้อยในช่วงสิบล้านปีที่ผ่านมาโฟบอสอยู่ในสภาพของการสั่นพ้องแบบวงโคจรนั่นคือมันจะหันหน้าไปทางดาวอังคารด้วยซีกใดซีกหนึ่งเสมอ ดังนั้นไอออนของก๊าซจากชั้นบรรยากาศของดาวอังคารจึงตกลงมาที่ด้านเดียวกันของโฟบอส

เพื่อประมาณจำนวนที่เป็นไปได้นักวิจัยได้วิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมโดยเครื่องวิเคราะห์องค์ประกอบไอออนร้อนจัดและร้อนจัด (STATIC) บนยานอวกาศ MAVEN พวกเขาพบว่าพื้นผิวชั้นบนสุดของด้านโฟบอสที่อยู่ใกล้ดาวอังคารมากที่สุดนั้นสัมผัสกับไอออนของดาวอังคารมากกว่าด้านตรงข้ามถึง 20 ถึง 100 เท่า

สำนักงานการบินและอวกาศแห่งประเทศญี่ปุ่น (JAXA) กำลังเตรียมการภารกิจ eExploration ของ Martian Moons (การวิจัยดาวเทียมดาวอังคาร, MMX) แน่นอนว่าภารกิจจะเน้นไปที่ดวงจันทร์บนดาวอังคาร ยานอวกาศจะทำการสำรวจระยะไกลในระยะใกล้และการสังเกตการณ์ในแหล่งกำเนิดของดวงจันทร์ทั้งสองดวง และเก็บตัวอย่างจากดวงจันทร์ดวงหนึ่งเพื่อกลับสู่โลก ภารกิจนี้วางแผนไว้ว่าจะสำรวจดวงจันทร์สองดวงของดาวอังคาร ได้แก่ โฟบอสและดีมอส และกลับมายังโลกพร้อมกับตัวอย่างที่นำมาจากดวงจันทร์ดวงใดดวงหนึ่งเหล่านั้น

ภารกิจ MMX มีจุดมุ่งหมายเพื่อเปิดตัวโพรบตั้งแต่เริ่มต้นปี 2020 และการวิจัยและพัฒนากำลังดำเนินอยู่ วันที่เปิดตัวโดยประมาณคือปี 2024 ยานสำรวจจะเข้าสู่วงโคจรกึ่งดาวเทียม (QSO) ของดวงจันทร์อังคารจากนั้นสังเกตและเก็บตัวอย่าง สถานการณ์ที่เป็นไปได้สำหรับการส่งกลับของโพรบมายังโลกพร้อมกับตัวอย่างหลังจากที่โพรบสำรวจเสร็จสิ้นและกำลังศึกษาการรวบรวม

จึงหวังเป็นอย่างยิ่งว่าการวิจัยและพัฒนานี้จะนำไปสู่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับยานสำรวจดาวเคราะห์และดวงจันทร์ในอนาคตเทคโนโลยีการสื่อสารที่ดีที่สุดโดยใช้สถานีตรวจสอบภาคพื้นดินใหม่เทคโนโลยีการสุ่มตัวอย่างขั้นสูงจากพื้นผิวของวัตถุทางดาราศาสตร์และเทคโนโลยีสำหรับการเดินทางระหว่างดาวอังคารและโลก

ภารกิจนี้จะช่วยในการค้นหากระบวนการวิวัฒนาการของดาวอังคารและได้รับกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจความลับของการก่อตัวของดาวเคราะห์ในภูมิภาคนี้ของระบบสุริยะ

นอกจากนี้ NASA กำลังพิจารณาภารกิจ Phobos Surveyor ซึ่งยานสำรวจขนาดเล็กจะถูกส่งไปยังพื้นผิวดวงจันทร์ ภารกิจนี้ได้รับทุนจากโครงการ Innovative Advanced Concepts ของ NASA สถาบันแนวคิดขั้นสูงของ NASA ได้รับการออกแบบมาเพื่อพัฒนาแนวคิดด้านการบินและอวกาศในระยะยาวที่ล้ำสมัยและล้ำสมัย

อ่านเพิ่มเติม

ดูภาพดาวอังคาร 8 ล้านล้านพิกเซล

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาทดแทนทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะไรคือสาระสำคัญของ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง"?

การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด