นักดาราศาสตร์ สร้างสุริยุปราคาด้วยดาวเทียม 2 ดวง


ดาวเทียมทั้งสองดวงจะโคจรอยู่ในวงโคจรรูปวงรีรอบโลกห่างจากโลก 600-60,000 กม. โดยใช้เวลาโคจรรอบหนึ่งประมาณ 19.6 ชั่วโมง © ESA-P. Carril

องค์การอวกาศยุโรป (ESA) เตรียมสำรวจบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์ด้วยดาวเทียมสองดวงที่โคจรรอบโลกเพื่อสร้างสุริยุปราคาจำลอง

เมื่อทวีปอเมริกาเหนือได้สัมผัสสุริยุปราคาครั้งสมบูรณ์ในวันที่ 8 เมษายน 2024 นักดาราศาสตร์ทั่วโลกก็เตรียมตัวทำการทดลองหลากหลายรูปแบบในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ดวงจันทร์บดบังดวงอาทิตย์

เนื่องจากแสงอาทิตย์มีความเข้มสูงมาก จึงเป็นเรื่องยากที่จะพัฒนากล้องโทรทรรศน์ที่สามารถทนต่อการตรวจสอบดวงอาทิตย์ได้ สุริยุปราคาจึงเป็นโอกาสพิเศษสำหรับการศึกษาดวงอาทิตย์

สุริยุปราคาครั้งสมบูรณ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการศึกษาดวงอาทิตย์อย่างละเอียด แต่สุริยุปราคาลักษณะนี้เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก โดยมีระยะเวลาประมาณ 10 นาทีต่อครั้ง

องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ตั้งเป้าหมายที่จะสร้างสุริยุปราคาของตนเอง

ในวันที่ 4 ธันวาคม 2024 ESA ได้ปล่อยยานอวกาศหุ่นยนต์ Proba-3 ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียมคู่ โคจรรอบโลกในระยะเวลา 19.6 ชั่วโมง

ดาวเทียมคู่แรกของโลกที่ใช้เวลา 10 ปีในการพัฒนา ถูกเชื่อมต่อกันด้วยเลเซอร์และเซ็นเซอร์แสง

ดาวเทียมทั้งสองโคจรในวงโคจรรูปวงรี ห่างจากโลกประมาณ 600-60,000 กิโลเมตร

ในระหว่างการโคจร ดาวเทียมจะสามารถรักษาตำแหน่งที่แน่นอนหน้าดวงอาทิตย์ด้วยระยะห่างระหว่างกัน 144 เมตร ซึ่งจะสร้างสุริยุปราคาได้ถึง 6 ชั่วโมง


ดาวเทียมดวงหนึ่งจะครอบคลุมดวงอาทิตย์ด้วยแผ่นดิสก์ ในขณะที่อีกดวงหนึ่งรวบรวมข้อมูลผ่านโฟโตไดโอดขนาดเล็ก © ESA

สำรวจบรรยากาศของดวงอาทิตย์

ดาวเทียมหนึ่งจะปิดบังดวงอาทิตย์และสร้างสุริยุปราคาเต็มดวงให้กับดาวเทียมอีกดวงซึ่งจะรวบรวมข้อมูลผ่านไดโอดแสงขนาดเล็กที่สามารถบันทึกความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกันได้

“เมื่อดาวเทียมทั้งสองอยู่ในวงโคจรที่ถูกต้อง ดาวเทียมดวงหนึ่งจะปล่อยแผ่นจานที่สามารถบังดวงอาทิตย์ได้พอดีจากมุมมองของดาวเทียมอีกดวง ซึ่งจะสร้างสุริยุปราคาที่สามารถคงอยู่ได้นานถึง 6 ชั่วโมงต่อวัน” Damien Galano ผู้จัดการโครงการ Proba-3 อธิบาย กับ Observer

นักวิจัยหวังเป็นพิเศษว่า ภารกิจ Proba-3 จะช่วยให้พวกเขาศึกษาส่วนที่อยู่ชั้นในสุดของบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์ (Corona) ได้เนื่องจากอุณหภูมิของมัน

แม้ว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์จะมีอุณหภูมิ “เพียง” ประมาณ 6,000 °C แต่ชั้น Corona ของดวงอาทิตย์กลับมีอุณหภูมิสูงถึง 1 ล้าน °C

“เราจะสามารถศึกษาชั้น Corona ในส่วนที่ลึกและละเอียด และสร้างข้อมูลที่อธิบายว่าทำไมมันถึงร้อนมากในขณะที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์ด้านล่างยังค่อนข้างเย็น” Francisco Diego นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก University College London อธิบายกับ Observer

ในที่สุด นักวิจัยหวังว่าจะได้รับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับพายุสุริยะที่ทรงพลังซึ่งอาจรบกวนเทคโนโลยีบนโลกและส่งผลกระทบต่อมนุษย์อวกาศ ในขณะเดียวกัน นักวิจัยยังเชื่อว่าเทคโนโลยีดาวเทียมคู่สามารถนำไปใช้สำรวจดาวเคราะห์นอกระบบหลอดกาแล็กซี่ หลุมดำ และคลื่นความโน้มถ่วงในอนาคตได้


อินเดียส่งดาวเทียม Proba-3 ของยุโรปขึ้นสู่อวกาศเพื่อสร้างสุริยุปราคาเทียม © ESA

ที่มา: https://scienceillustrated.com/space/astronomers-to-create-solar-eclipses-on-command, https://www.space.com/space-exploration/satellites/europes-proba-3-satellites-will-launch-early-dec-4-to-create-artificial-eclipses-in-space-watch-the-liftoff-live

#################################################################

ทีมงาน NASA เชื่อมโยงน้ำจากดาวหางกับมหาสมุทรบนโลก


การศึกษาวิจัยใหม่เผยว่าดาวหางอาจนำน้ำมาสู่โลกนานแล้ว © ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0)

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าฝุ่นจากดาวหางส่งผลต่อการวิเคราะห์ข้อมูลจากยานอวกาศ ทำให้การพิจารณาดาวหาง เช่น 67P ว่าเป็นแหล่งน้ำที่อาจช่วยสร้างน้ำให้โลกในยุคแรกกลับมาเป็นประเด็นอีกครั้ง

นักวิจัยพบว่าน้ำบนดาวหาง 67P/Churyumov–Gerasimenko มีลักษณะโมเลกุลคล้ายกับน้ำในมหาสมุทรบนโลก ซึ่งขัดแย้งกับผลการวิจัยบางส่วนก่อนหน้า การค้นพบนี้ทำให้สมมติฐานที่ว่าดาวหางกลุ่ม Jupiter-family เช่น 67P อาจมีบทบาทในการส่งน้ำมายังโลกได้รับการพิจารณาใหม่

น้ำมีความสำคัญต่อการเกิดและพัฒนาของสิ่งมีชีวิตบนโลก และยังคงเป็นศูนย์กลางของชีวิตในปัจจุบัน แม้ว่าบางส่วนของน้ำอาจมีอยู่ในก๊าซและฝุ่นที่โลกเกิดขึ้นเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน แต่น้ำจำนวนมากจะระเหยไปเพราะโลกอยู่ใกล้กับความร้อนรุนแรงของดวงอาทิตย์

การที่โลกเต็มไปด้วยน้ำในรูปของเหลวในที่สุดยังคงเป็นประเด็นที่นักวิทยาศาสตร์ถกเถียงกัน

แหล่งน้ำบนโลก
งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าน้ำบางส่วนมาจากไอน้ำที่ปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ ซึ่งควบแน่นและตกลงมาเป็นฝนสู่มหาสมุทร แต่หลักฐานชี้ว่าน้ำจำนวนมากบนโลกมาจากน้ำแข็งและแร่ธาตุบนดาวเคราะห์น้อย และอาจรวมถึงดาวหางที่พุ่งชนโลก การชนกันของดาวเคราะห์น้อยและดาวหางในระบบสุริยะชั้นในเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนอาจทำให้เกิดเหตุการณ์นี้

ดาวหางและน้ำบนโลก
ในขณะที่มีหลักฐานชัดเจนเกี่ยวกับการเชื่อมโยงน้ำจากดาวเคราะห์น้อยกับโลก บทบาทของดาวหางยังคงเป็นปริศนา การวัดในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเกี่ยวกับสัดส่วนของดิวเทอเรียม (D) และไฮโดรเจนปกติ (H) ในน้ำบนดาวหางหลายดวงในกลุ่ม Jupiter-family ชี้ให้เห็นว่ามีความคล้ายคลึงกับน้ำบนโลก

ดิวเทอเรียมเป็นไอโซโทปหนักของไฮโดรเจนและมักพบในปริมาณสูงในวัตถุที่ก่อตัวในสภาพแวดล้อมเย็นไกลจากดวงอาทิตย์ เช่น ดาวหาง

“ดูเหมือนว่าดาวหางเหล่านี้อาจมีบทบาทสำคัญในการนำส่งน้ำมายังโลก” Kathleen Mandt นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จาก NASA กล่าว


ดวงอาทิตย์ปล่อยกระแสอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่าลมสุริยะ เมื่อลมสุริยะพัดผ่านพื้นผิวที่ไม่ได้รับการปกป้อง เช่น ดาวเคราะห์น้อยหรือดวงจันทร์ ลมสุริยะสามารถเปลี่ยนปฏิกิริยาเคมีและอาจสร้างโมเลกุลของน้ำได้ © NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith

ผลกระทบของฝุ่นดาวหาง
ในปี 2014 ภารกิจ Rosetta ของ ESA พบว่าดาวหาง 67P มีดิวเทอเรียมสูงกว่าน้ำในมหาสมุทรโลกถึง 3 เท่า ซึ่งทำให้เกิดความสงสัยเกี่ยวกับบทบาทของดาวหางในการเติมน้ำบนโลก

ทีมของ Mandt ใช้เทคนิคการคำนวณสถิติขั้นสูงเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลจากการวัดน้ำกว่า 16,000 ครั้งของ Rosetta และพบว่าฝุ่นจากดาวหางอาจส่งผลต่อการวัดอัตราส่วนไอโซโทปของไฮโดรเจนในไอน้ำ

เมื่อฝุ่นพุ่งออกมาพร้อมกับก๊าซจากพื้นผิวดาวหาง ดิวเทอเรียมจะเกาะกับฝุ่นมากกว่าน้ำปกติ ทำให้การวัดไอโซโทปในบริเวณใกล้กับยาน Rosetta ไม่สะท้อนองค์ประกอบที่แท้จริงของดาวหาง

ข้อค้นพบใหม่
การศึกษาของ Mandt ชี้ว่าฝุ่นในส่วนชั้นนอกของดาวหาง (ห่างจากตัวดาวหางประมาณ 75 ไมล์) จะแห้งและไม่มีน้ำที่มีดิวเทอเรียมอีกต่อไป ทำให้สามารถวัดไอโซโทปที่แม่นยำได้

ผลการค้นพบนี้ส่งผลอย่างมากต่อความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของดาวหางในการนำส่งน้ำมายังโลก รวมถึงการศึกษาการก่อตัวของระบบสุริยะในยุคแรก

“นี่เป็นโอกาสสำคัญในการกลับไปทบทวนข้อมูลในอดีตและเตรียมตัวสำหรับการสังเกตการณ์ในอนาคตเพื่อปรับปรุงการวิเคราะห์ผลกระทบของฝุ่น” Mandt กล่าว


ภาพประกอบกลไกที่อาจก่อให้เกิดโลก โดยด้านซ้ายมือแสดงให้เห็นว่าโลกเกิดจากหินอวกาศขนาดเล็ก © ETH Zurich

ที่มา: https://science.nasa.gov/solar-system/comets/nasa-led-team-links-comet-water-to-earths-oceans, https://www.space.com/the-universe/earth/comets-probably-delivered-earth-its-water-long-ago-new-study-reveals

#################################################################

นักดาราศาสตร์ตื่นตะลึง รังสีคอสมิกที่ทรงพลังอย่างยิ่งพุ่งชนชั้นบรรยากาศโลก


รังสีคอสมิกเป็นอนุภาคที่มีพลังงานสูงและมีมวล เมื่อมาถึงโลก รังสีคอสมิกจะสูญเสียพลังงานจากสนามแม่เหล็กในอวกาศ และกระจัดกระจายไปในหลายทิศทางเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์ติดตามได้ยาก © A. Chantelauze/S. Staffi/L. Bret

ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ในนามิเบีย นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตการณ์การรวมตัวของรังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีมา และมีหลักฐานบ่งชี้ว่าแหล่งกำเนิดอยู่ใกล้โลก

จักรวาลเต็มไปด้วยรังสีชนิดต่าง ๆ ที่ปล่อยออกมาจากแหล่งต่าง ๆ เช่น ซูเปอร์โนวา พัลซาร์ ดวงดาว หลุมดำ ดาวนิวตรอน และกาแล็กซี

รังสีบางประเภทสามารถสังเกตได้ง่ายจากโลก เช่น รังสีแกมมา ซึ่งเป็นโฟตอนพลังงานสูงที่ไม่มีมวล มักไหลผ่านอวกาศโดยไม่ถูกรบกวน

รังสีคอสมิกประกอบด้วยอนุภาคพลังงานสูงที่มีมวลและง่ายต่อการถูกรบกวนโดยแหล่งอื่นระหว่างการเดินทางผ่านอวกาศ

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตการณ์รังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดได้แล้ว

การค้นพบครั้งใหม่
ทีมวิจัยที่นำโดยนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยพอทสดัมในเยอรมนีและศูนย์วิจัยแห่งชาติของฝรั่งเศสเป็นผู้อยู่เบื้องหลังการค้นพบนี้

รังสีที่ทรงพลังที่สุดคืออิเล็กตรอนคอสมิก (CRe) ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนและโพสิตรอนพลังงานสูงที่มีพลังงานเกินหนึ่งเทราอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV)

สนามแม่เหล็กและรังสีจากวัตถุในอวกาศต่าง ๆ ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้สูญเสียพลังงานระหว่างการเดินทาง

หลังจากนั้น อนุภาคจะกระจัดกระจายในหลายทิศทางและพุ่งชนโลกในหลายจุด แม้ว่าจะมีแหล่งกำเนิดเพียงจุดเดียว


การสังเกตการณ์รังสีคอสมิกด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจะมีประสิทธิภาพสูงสุด เนื่องจากรังสีได้รับการปนเปื้อนจากชั้นบรรยากาศของโลกน้อยกว่า แต่อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะจับภาพรังสีคอสมิกนอกชั้นบรรยากาศของโลกได้ ดังนั้น เราจึงใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน เช่น หอสังเกตการณ์ขนาดใหญ่ HESS © Collaboration MPIK/H.E.S.S.

ใกล้ระบบสุริยะของเรา
เพื่อสังเกตการณ์รังสีคอสมิก ทีมวิจัยได้ใช้หอดูดาว High Energy Stereoscopic System (HESS) ในนามิเบีย แอฟริกา ซึ่งประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์สูง 4 ตัวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 เมตร และกล้องโทรทรรศน์ศูนย์กลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 28 เมตร

เมื่อรังสีคอสมิกเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก จะชนกับอะตอมและโมเลกุล สร้างอนุภาคใหม่

อนุภาคเหล่านี้ปล่อยแสงวาบที่มีระยะเวลาเพียงหนึ่งในพันล้านวินาที และสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง

แสงเชเรนคอฟ
ปรากฏการณ์นี้สร้างแสงสีฟ้าที่เรียกว่าแสงเชเรนคอฟ ซึ่งหอดูดาว HESS สามารถจับภาพได้

ด้วยการวิเคราะห์การสังเกตการณ์แสงเชเรนคอฟอย่างละเอียดตลอดทศวรรษโดยใช้หอดูดาว HESS ทีมงานพบรังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดจนถึงปัจจุบัน

พวกเขาพบรังสีที่มีพลังงานสูงถึง 40 TeV เนื่องจากรังสีมีพลังงานสูงมาก นักวิจัยเชื่อว่าแหล่งกำเนิดต้องอยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรา ไม่เกิน 1,000 ปีแสงจากโลก

แหล่งกำเนิดยังคงเป็นปริศนา
นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแหล่งกำเนิดของรังสีนี้อย่างแน่ชัด

ทฤษฎีที่ดีที่สุดในปัจจุบันคือซูเปอร์โนวาโบราณหรือดาว WR ซึ่งเป็นดาวมวลสูง หายาก และร้อนจัดที่ปล่อยลมดาวที่ทรงพลัง

ผลการวิจัยนี้จะเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการศึกษารังสีคอสมิกในอนาคต และได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters


High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) เป็นระบบกล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟที่ออกแบบมาเพื่อศึกษารังสีแกมมาพลังงานสูงจากแหล่งต่าง ๆ ในจักรวาล ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์ 5 ตัว ตั้งอยู่ในที่ราบสูง Khomas ประเทศนามิเบีย โดย 4 ตัวแรกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 เมตร และตัวที่ห้า ซึ่งเพิ่มเข้ามาในปี 2012 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 28 เมตร H.E.S.S. ได้ค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาพลังงานสูงมากกว่า 90 แหล่ง รวมถึงเศษซากซูเปอร์โนวาและนิวเคลียสของดาราจักรกัมมันต์ © Collaboration MPIK/H.E.S.S.

ที่มา: https://scienceillustrated.com/space/amazed-astronomers-extremely-powerful-cosmic-radiation-has-struck-earths-atmosphere

#################################################################

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA เปิดเผยภาพใกล้เคียงที่สุดของควอซาร์


ภาพแกนกลางของควาซาร์ 3C 273 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA © NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d’Azur/CNRS); Acknowledgment: John Bahcall (IAS); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

นักดาราศาสตร์ใช้ความสามารถเฉพาะตัวของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อส่องลึกเข้าไปใน "ลำคอ" ของหลุมดำขนาดมหึมาที่ให้พลังงานแก่ควอซาร์ ควอซาร์คือศูนย์กลางของกาแล็กซีที่เปล่งแสงเจิดจ้าเนื่องจากหลุมดำดูดซับวัสดุในบริเวณรอบ ๆ

ภาพใหม่ของฮับเบิลเผยให้เห็นสภาพแวดล้อมรอบควอซาร์ที่เต็มไปด้วยสิ่งที่ "แปลกประหลาด" ตามคำกล่าวของ Bin Ren นักวิจัยจาก Côte d'Azur Observatory ในฝรั่งเศส เช่น วัตถุรูปร่างกลมขนาดต่าง ๆ และโครงสร้างเส้นสายรูปตัว L ภายในระยะ 16,000 ปีแสงจากหลุมดำ

วัตถุบางชิ้นอาจเป็นดาราจักรบริวารเล็ก ๆ ที่กำลังตกลงไปในหลุมดำและอาจกลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับหลุมดำมวลมหึมา

ควอซาร์ 3C 273 ที่ศึกษาในครั้งนี้ ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1963 โดยนักดาราศาสตร์ Maarten Schmidt และเป็นควอซาร์ดวงแรกที่ถูกระบุว่าอยู่ห่างไกลถึง 2.5 พันล้านปีแสง ซึ่งไกลเกินกว่าที่จะเป็นดวงดาว

ภาพจากฮับเบิลในปี 1994 เผยว่าบริเวณรอบควอซาร์ซับซ้อนกว่าที่คาดไว้ โดยแสดงหลักฐานของการชนกันของกาแล็กซีและเศษซากที่ตกลงไปในหลุมดำ

สำหรับฮับเบิล การส่องดูควอซาร์ 3C 273 เปรียบเสมือนการจ้องมองไฟหน้ารถยนต์ที่สว่างจ้าและพยายามมองเห็นมดที่ไต่ขอบไฟ


ภาพแกนกลางของควาซาร์ 3C 273 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ภาพโคโรนาแกรฟบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลช่วยปิดกั้นแสงจ้าที่มาจากหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใจกลางควาซาร์ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นรายละเอียดที่ไม่เคยปรากฏมาก่อนใกล้หลุมดำ เช่น เส้นใยรูปร่างประหลาด กลีบ และโครงสร้างรูปตัวแอลที่ลึกลับ ซึ่งอาจเกิดจากกาแล็กซีขนาดเล็กที่ถูกหลุมดำกลืนกิน ควาซาร์ 3C 273 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 2,500 ล้านปีแสง เป็นควาซาร์ (วัตถุคล้ายดาวฤกษ์) ดวงแรกที่เคยค้นพบในปี 1963 © NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d’Azur/CNRS); Acknowledgment: John Bahcall (IAS); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

เทคโนโลยี Coronagraph

ฮับเบิลใช้เครื่องมือ Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) ทำหน้าที่เป็นโคโรนาแกรม เพื่อบังแสงจ้าจากควอซาร์และเปิดเผยรายละเอียดใกล้กับหลุมดำมากขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ยังได้ศึกษาเจ็ตพลังงานยาว 300,000 ปีแสงที่พุ่งออกมาจากควอซาร์ พบว่าเจ็ตมีความเร็วเพิ่มขึ้นเมื่ออยู่ไกลจากหลุมดำ

ควอซาร์ในจักรวาล

ควอซาร์อย่างน้อย 1 ล้านดวงกระจายตัวอยู่ทั่วท้องฟ้าและเป็นแหล่งแสงที่มีประโยชน์ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งดำเนินงานมานานกว่า 30 ปี ยังคงสร้างการค้นพบที่เปลี่ยนแปลงความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับจักรวาล โดยโครงการนี้เป็นความร่วมมือระหว่าง NASA และ ESA

ที่มา: https://science.nasa.gov/missions/hubble/nasas-hubble-takes-the-closest-ever-look-at-a-quasar

#################################################################

โลกกำลังขาดแคลนโลหะ ได้เวลา ล่าสมบัติในอวกาศ !


© Claus Lunau

โลกกำลังใกล้หมดแหล่งโลหะสำคัญหลายชนิด หากเราต้องการผลิตโทรศัพท์มือถือและยานพาหนะไฟฟ้าต่อไป จำเป็นต้องหาแหล่งวัตถุดิบใหม่ นักวิทยาศาสตร์จึงวางแผนส่ง "นักขุดทอง" ไปยังดาวเคราะห์น้อย

ดาวเคราะห์น้อยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่ร้อยเมตรอาจมีโลหะมีค่ามากพอที่จะแบ่งให้ทุกคนบนโลกเป็นมหาเศรษฐีได้ หากแบ่งผลกำไรกัน แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะฝันถึงการทำเหมืองในอวกาศมากว่า 50 ปี แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่ก้าวหน้าสู่การเริ่มต้นจริงจัง

ความต้องการวัตถุดิบสำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงานสีเขียวทำให้ความฝันนี้ฟื้นคืน โดยเหมืองบนดาวเคราะห์น้อยอาจเป็นสิ่งจำเป็น หากเราต้องการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม และยานยนต์ไฟฟ้าในปริมาณที่เพิ่มขึ้น

ทรัพยากรบนโลกอยู่ลึกเกินไป

ระบบสุริยะทั้งหมดก่อตัวจากเมฆฝุ่นเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน ดังนั้นจึงดูแปลกที่ดาวเคราะห์น้อยมีโลหะหายากมากกว่าโลก

แต่ความจริงคือโลกไม่ได้ขาดโลหะเหล่านี้ พวกมันเพียงแต่จมลึกเกินไป

ในระบบสุริยะยุคแรก ดาวเคราะห์ก่อตัวจากการรวมตัวของธุลีฝุ่นและหินขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อถูกชนอย่างต่อเนื่อง หินเหล่านี้กลายเป็นของเหลว โลหะหนัก เช่น เหล็ก นิกเกิล ทอง และเงิน จึงจมลงสู่แกนกลางของโลก

อย่างไรก็ตาม การระเบิดในอวกาศครั้งใหญ่เมื่อ 3.9 พันล้านปีก่อน ทำให้หินจากระบบสุริยะชั้นนอกพุ่งชนโลกและฝากโลหะหนักไว้ที่พื้นผิว ซึ่งเป็นแหล่งโลหะที่เรากำลังขุดใช้จนเกือบหมดแล้ว


โดยพื้นฐานแล้ว โลกเป็นดาวเคราะห์น้อยที่ได้รับอนุญาตให้เติบโตจนมีขนาดเท่ากับดาวเคราะห์ในยุคแรกของระบบสุริยะ เมื่อหินขนาดใหญ่จำนวนมากถูกดึงเข้าหากันเนื่องจากแรงโน้มถ่วง © Jurik Peter

ดาวเคราะห์น้อยเป็นความหวังใหม่

ปัจจุบัน ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่อยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี แม้จะรู้จักดาวเคราะห์น้อยกว่า 500,000 ดวง แต่มวลรวมของมันมีเพียง 4% ของมวลดวงจันทร์

นักดาราศาสตร์แบ่งประเภทดาวเคราะห์น้อยตามแสงสะท้อน ส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C ที่มีคาร์บอนจำนวนมากบนพื้นผิว ขณะที่ดาวเคราะห์น้อยประเภท M ที่มีโลหะสูงนั้นหายากกว่า

อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์น้อยทุกประเภทมีแหล่งโลหะมีค่าอยู่

องค์การพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ระบุว่า 44 ธาตุ อาจขาดแคลนบนโลก หากเราไม่หาแหล่งใหม่

ธาตุบางชนิดใกล้จะหมดลง ตามข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ธาตุ 44 ชนิดอาจขาดแคลนบนโลก เราเข้าถึงธาตุสีเหลืองได้จำกัด เช่น ลิเธียม ธาตุสีส้ม เช่น ยูเรเนียม กำลังตกอยู่ในอันตรายจากการบริโภคที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ธาตุสีแดง เช่น สังกะสี ถือเป็นธาตุที่วิกฤตที่สุดในระยะสั้น © Ken Ikeda Madsen

หลายธาตุเป็นส่วนสำคัญในการผลิตกังหันลมและแผงโซลาร์เซลล์ รวมถึงเทคโนโลยีไฮโดรเจนสำหรับเก็บพลังงานไฟฟ้า การผลิตยานพาหนะไฟฟ้าต้องใช้ธาตุหายากสำหรับมอเตอร์และแบตเตอรี่ และโทรศัพท์มือถือกับอุปกรณ์ IT อื่น ๆ ก็ต้องการวัตถุดิบเช่นกัน

ดาวเคราะห์น้อยจึงเป็นแหล่งความหวังสำหรับการเติมเต็มวัตถุดิบที่โลกกำลังขาดแคลน

ดาวเคราะห์น้อยอาจช่วยรักษาอนาคตทางเทคโนโลยีของเรา

© Bryan Versteeg/Deep Space Industries

ตลอด 50 ปีที่ผ่านมา การพัฒนาเทคโนโลยีได้เพิ่มแรงกดดันต่อทรัพยากรของโลก แหล่งวัตถุดิบใหม่จากดาวเคราะห์น้อยอาจช่วยให้เราก้าวหน้าทั้งด้านเทคโนโลยีสารสนเทศและการเปลี่ยนผ่านพลังงานสีเขียว

ธาตุสำคัญที่สามารถสกัดได้จากดาวเคราะห์น้อย


© Claus Lunau

แผงโซลาร์เซลล์ต้องการเงินจำนวนมาก
การผลิตแผงโซลาร์เซลล์เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ส่งผลให้แหล่งเงิน กาลเลียม เจอร์เมเนียม อินเดียม และสังกะสีบนโลกถูกใช้ไปอย่างมาก โดยเฉพาะเงินซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด กำลังจะขาดแคลน


© Claus Lunau

กังหันลมพึ่งพาสังกะสี
การก่อสร้างฟาร์มกังหันลมทั่วโลกต้องใช้โลหะ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม และโดยเฉพาะสังกะสีเพื่อป้องกันการกัดกร่อน นอกจากนี้ กังหันยังต้องการโคบอลต์และนีโอดิเมียมสำหรับแม่เหล็กในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า


© Claus Lunau

ยานยนต์ไฟฟ้าใช้โคบอลต์และลิเธียมจำนวนมหาศาล
ตลาดรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแรงกดดันต่อแหล่งนีโอดิเมียมที่ใช้ในแม่เหล็กมอเตอร์ไฟฟ้า รวมถึงโคบอลต์ นิกเกิล แมงกานีส และลิเธียมที่ใช้ในแบตเตอรี่


© Claus Lunau

เทคโนโลยีไฮโดรเจนต้องการแพลทินัม
การจัดเก็บพลังงานสีเขียววิธีใหม่ที่ดีคือการใช้พลังงานแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน ซึ่งสามารถนำไปใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงได้ แต่วิธีนี้ต้องใช้ธาตุ เช่น แพลทินัม อิริเดียม อิตเทรียม และพัลลาเดียม


© Claus Lunau

โทรศัพท์มือถือใช้โลหะมีค่าจำนวนมาก
อุปกรณ์ไอทีของเรากำลังดึงเอาโลหะมีค่า เช่น ทอง เงิน และแพลทินัม ซึ่งใช้ในวงจรไฟฟ้า นอกจากนี้ อินเดียมที่หาได้ยากยังใช้ในจอแสดงผล และแฮฟเนียมที่หายากไม่แพ้กันใช้ในไมโครชิป

การสกัดทรัพยากรจากดาวเคราะห์น้อยอาจเป็นกุญแจสำคัญในการสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีในอนาคตและรักษาทรัพยากรที่ขาดแคลนบนโลกให้ยาวนานขึ้น

ความท้าทายในการเข้าถึงทรัพยากรจากดาวเคราะห์น้อย


ยานสำรวจ OSIRIS-REx เก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาและนำกลับมายังโลก ตัวอย่างดังกล่าวลงจอดในเดือนกันยายน 2023 ที่ทะเลทรายยูทาห์ © OSIRIS-REx

การดึงทรัพยากรจากดาวเคราะห์น้อยยังคงเป็นคำถามใหญ่ เนื่องจากต้องใช้เงินทุนมหาศาลและเทคโนโลยีที่ซับซ้อน หลายบริษัทเอกชนที่มีเป้าหมายทะเยอทะยานต้องล้มเลิกโครงการไปเพราะขาดเงินทุน

ตัวอย่างที่เน้นย้ำถึงความยากลำบากคือปัจจุบัน มีวัสดุจากดาวเคราะห์น้อยเพียง 127 กรัมที่ถูกนำมายังโลกได้สำเร็จ โดยส่วนใหญ่มาจากดาวเคราะห์น้อยเบนนู (Bennu) ผ่านภารกิจ OSIRIS-REx ในวันที่ 24 กันยายน 2023 ตัวอย่างน้ำหนัก 127 กรัมนี้ใช้งบประมาณเกือบ 1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ

แนวคิดใหม่จากบริษัทเอกชน
แม้จะมีต้นทุนสูง แต่บริษัทใหม่ ๆ ยังคงเดินหน้าด้วยไอเดียสร้างสรรค์เพื่อตอบโจทย์การทำเหมืองในอวกาศ

AstroForge
✩‧ บริษัทสัญชาติอเมริกาที่ตั้งเป้าสกัดแพลทินัมและโลหะมีค่าจากดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่เข้าใกล้โลก
✩‧ พัฒนาเทคนิคในห้องทดลองเพื่อให้ความร้อนแก่พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยจนโลหะระเหยออกมา
✩‧ จากนั้นจะแยกโลหะออกจากวัสดุอื่นก่อนส่งกลับมายังโลก


AstroForge กำลังทดสอบในห้องสุญญากาศว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะทำให้โลหะระเหยจากพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย © Astroforge

TransAstra
✩‧ อีกบริษัทหนึ่งในอเมริกา ซึ่งมีเป้าหมายในระดับที่ใหญ่กว่า
✩‧ วางแผนสร้างยานอวกาศที่ใช้แสงอาทิตย์เข้มข้นเพื่อสกัดธาตุมีค่าจากดาวเคราะห์น้อย
✩‧ ยานเหล่านี้มีชื่อว่า "Honey Bee Asteroid Mining Vehicles" เนื่องจากรูปลักษณ์คล้ายผึ้ง
✩‧ ใช้แผ่นสะท้อนแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ 2 แผ่น และถุงห่อดาวเคราะห์น้อยเพื่อสกัดวัสดุ
✩‧ ยานขนาดต่าง ๆ ตั้งแต่ "Honey Bee" ที่จัดการดาวเคราะห์น้อยขนาดบ้าน ไปจนถึง "Queen Bee" ที่ขุดดาวเคราะห์น้อยน้ำหนักหลายพันตัน

✩‧ เดิมที TransAstra ตั้งเป้าปล่อย Honey Bee กลางทศวรรษ 2020 และ Queen Bee ในช่วงต้นทศวรรษ 2030 แต่โครงการล่าช้า ปัจจุบันวางแผนทดลองยาน "Mini Bee" เพื่อตรวจสอบแนวคิดภายในปี 2030

แม้เส้นทางยังอีกยาวไกล ความพยายามเหล่านี้อาจปูทางสู่การใช้ทรัพยากรในอวกาศอย่างยั่งยืนในอนาคต

แสงอาทิตย์สกัดธาตุออกจากดาวเคราะห์น้อย


© Claus Lunau

ลืมเครื่องมือขุดเหมืองแบบดั้งเดิมไปได้เลย การทำเหมืองบนดาวเคราะห์น้อยต้องใช้วิธีการใหม่ทั้งหมด TransAstra กำลังพัฒนาคอนเซปต์ที่ใช้บอลลูนห่อหุ้มดาวเคราะห์น้อยทั้งดวงก่อนที่จะใช้แสงอาทิตย์เข้มข้นในการแยกส่วน

กระบวนการทำเหมืองของ TransAstra


© Claus Lunau

1. จานดาวเทียมรวบรวมแสงอาทิตย์
จานดาวเทียมขนาดใหญ่ที่ทำจากฟอยล์บาง ๆ จะรวบรวมแสงอาทิตย์และส่งต่อไปยังชุดกระจกหลายชุดเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของแสง จนถึงจุดที่ร้อนจัดบริเวณหัวใจของโพรบเหมือง


© Claus Lunau

2. แสงและน้ำทำลายหิน
แสงอาทิตย์ที่โฟกัสถูกส่งไปยังพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย ทำให้ชั้นนอกของมันร้อนขึ้น ความร้อนทำให้น้ำในแร่ธาตุระเหยและขยายตัว จนเกิดการระเบิดชิ้นส่วนหินเล็ก ๆ ซึ่งจะค่อย ๆ แยกดาวเคราะห์น้อยออกทั้งดวง


© Claus Lunau

3. ภาชนะคัดแยกน้ำและธาตุ
ปั๊มจะส่งไอน้ำเข้าไปในห้องเล็ก ๆ ซึ่งจะควบแน่นกลับมาเป็นน้ำและน้ำแข็งที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดได้ ในขณะที่ภายในบอลลูนจะเหลือเพียงหินบดละเอียดพร้อมด้วยธาตุมีค่าที่สามารถส่งกลับมายังโลก

เศรษฐศาสตร์ของเหมืองในอวกาศ

Joel Sercel ผู้ก่อตั้ง TransAstra มองโลกในแง่ดี โดยเชื่อว่าภารกิจแรก ๆ จะมีมูลค่ามากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และในที่สุด Honeybees จะเก็บโลหะมีค่าจำนวนมากจนสร้างมูลค่ากลับมามากกว่า 1 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐ


ยานอวกาศ TransAstra Mini Bee เป็นยานอวกาศขนาดเล็กที่มีน้ำหนัก 250 กิโลกรัม ที่จะดูดน้ำออกจากดาวเคราะห์น้อยประเภท C © TransAstra Corporation

เหตุผลเบื้องหลังความคุ้มค่า

1. ต้นทุนการเดินทางในอวกาศที่ถูกลง
บริษัทอย่าง SpaceX ทำให้การส่งอุปกรณ์ไปอวกาศมีต้นทุนต่ำลงมาก ตั้งแต่ปี 2005 ต้นทุนต่อกิโลกรัมลดลงถึง 1 ใน 20

2. แหล่งเชื้อเพลิงในอวกาศ
ปฏิบัติการในอวกาศสามารถพึ่งพาแหล่งเชื้อเพลิงจากน้ำในดาวเคราะห์น้อยได้ น้ำสามารถแยกออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในยานที่แปรรูปวัตถุดิบและส่งกลับมายังโลก

น้ำในอวกาศมีค่าเท่ากับทองคำ

ในปี 2024 มีการพิสูจน์ว่า ดาวเคราะห์น้อยประเภท C มีน้ำบนพื้นผิว ซึ่งเป็นการค้นพบที่สำคัญ เพราะเปิดแหล่งทรัพยากรใหม่ในอวกาศ

น้ำจะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต โดยเฉพาะสำหรับนักบินอวกาศในฐานอวกาศถาวร ไม่เพียงใช้ดื่มและเป็นเชื้อเพลิง แต่ยังใช้ในการผลิตอาหาร เนื่องจากสามารถหาธาตุอาหาร เช่น แอมโมเนียจากดาวเคราะห์น้อยเพื่อปลูกพืช

การทำเหมืองบนดาวเคราะห์น้อยจึงเป็นส่วนสำคัญของการตั้งรกรากในอวกาศ และเมื่อถึงเวลานั้น เศรษฐกิจของเหมืองในอวกาศจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง

ความสมดุลของอุปสงค์และอุปทาน

แม้ว่าการทำเหมืองจะเพิ่มทรัพยากรให้เพียงพอกับความต้องการที่เพิ่มขึ้น แต่ถ้ามีทองคำ เงิน และแพลทินัมล้นตลาด ราคาจะตกต่ำ และความคุ้มค่าของเหมืองจะหายไป

ความสัมพันธ์ระหว่างอุปสงค์และอุปทานยังคงเป็นสัจธรรม และเหตุนี้เอง การทำเหมืองบนดาวเคราะห์น้อยอาจไม่ทำให้ทุกคนกลายเป็นเศรษฐี แต่สามารถช่วยรักษาสภาพภูมิอากาศได้

ที่มา: https://scienceillustrated.com/space/earth-is-running-out-of-metals-treasure-hunting-in-space

#################################################################

การล่าสมบัติในอวกาศ 5 ดาวเคราะห์น้อยที่อาจเป็นเหมืองทองในอนาคต

อีก 50 ปี

ชอบอ่านเรื่องแบบนี้มาก

ขอบคุณเจ้าของกระทู้ที่หามาให้อ่านครับ