ความผิดปกติความร้อนดาวอังคารคืออะไร และทำไมจึงสำคัญ
ความผิดปกติความร้อนดาวอังคารคือสภาพที่แมนเทิลใต้เปลือกดาวอังคารมีอุณหภูมิไม่เท่ากันระหว่างซีกโลกเหนือและใต้ โดยข้อมูลแรงโน้มถ่วงและการยืดหดของดาวบ่งชี้ว่าบริเวณที่ราบสูงทางซีกโลกใต้มีแมนเทิลร้อนกว่าบริเวณที่ราบลุ่มทางซีกโลกเหนือหลายร้อยองศา ส่งผลให้โครงสร้างภายในดาวอังคารไม่สมมาตรและอาจมีหินหลอมเหลวคงอยู่ใต้พื้นผิว ซึ่งท้าทายความเชื่อเดิมว่าดาวเคราะห์ควรมีโครงสร้างภายในเป็นชั้นทรงกลมสม่ำเสมอ แก่นประเด็นของงานนี้คือ ดาวอังคารไม่ได้เป็นก้อนหินเย็น แข็ง และตายไปแล้วอย่างที่เคยถูกเล่า แต่มีระบบแม่กนะของดาวอังคารและแหล่งความร้อนที่ยังทำงานอยู่ลึกลงไปในแมนเทิล การวิเคราะห์ใหม่ชี้ว่าซีกโลกใต้เหมือนเครื่องยนต์ความร้อนที่ยังไม่ดับ ขณะที่ซีกโลกเหนือเย็นกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ความไม่สมมาตรของดาวเคราะห์ระดับนี้ไม่ใช่รายละเอียดเล็กน้อย แต่เป็นหลักฐานว่าเราต้องเขียนตำราภูมิศาสตร์ภายในดาวอังคารใหม่ตั้งแต่ฐาน
จากการติดตามคลื่นวิทยุ 16 ปี สู่ภาพใหม่ของภูมิศาสตร์ภายในดาวอังคาร
จุดพลิกเกมของการวิจัยดาวอังคารด้วยดาวเทียมครั้งนี้คือการกล้าคิดว่าคลื่นวิทยุจากยานโคจรสามารถกลายเป็นเครื่องมือเอกซเรย์ดาวเคราะห์ นักวิจัยนำโดย Alexander Berne ใช้สัญญาณวิทยุย่าน X-band จากเครือข่ายสื่อสารอวกาศติดตามความเร็วของยาน Mars Global Surveyor Mars Odyssey และ Mars Reconnaissance Orbiter รวมกันยาวนานราว 16 ปี แล้วกลับด้านโจทย์จากเดิมที่วิศวกรใช้เพื่อบอกตำแหน่งยาน มาใช้แทนเป็นตัวตรวจจับการเปลี่ยนแปลงสนามแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร เมื่อแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ที่เปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลกระทำต่อดาวอังคารที่มีคาบโคจรราว 687 วันโลก และวงโคจรมีค่าความรี 0.0934 พร้อมแกนหมุนเอียง 25.2 องศา ดาวทั้งดวงจึงเกิดการยืดหดเป็นเหมือน “น้ำขึ้นน้ำลงของหินแข็ง” รูปแบบการยืดหดนี้ถ้าโครงสร้างภายในเป็นทรงกลมสมมาตรจะเรียบง่าย แต่การวิเคราะห์ความถี่แรงโน้มถ่วงพบสัญญาณระดับดีกรีสามที่เบี่ยงจากค่าคาดหมายถึงราว 300 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นคำประกาศชัดว่ามีบางอย่างไม่เหมือนกันรอบดาวทั้งดวง
แมนเทิลซีกโลกใต้ร้อนกว่า 200–400 องศา พลิกสมมติฐานดาวเคราะห์สมมาตร
หัวใจของผลวิจัยอยู่ที่การตีความว่าความแข็งหรือการยืดหดของวัสดุในแมนเทิลแปลเป็นอุณหภูมิอย่างไร นักวิจัยพบว่าความต่างของความแข็งระหว่างซีกโลกเหนือและใต้สามารถอธิบายได้ดีที่สุดด้วยแมนเทิลใต้ที่ราบสูงซีกโลกใต้มีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงกว่าซีกโลกเหนือราว 200 ถึง 400 องศาเซลเซียสตลอดความลึกของแมนเทิล ความร้อนเพิ่มระดับนี้ไม่ใช่แค่ตัวเลขสวยงาม แต่มากพอที่จะทำให้บางส่วนของหินคงสภาพหลอมเหลวบางส่วนอยู่ได้ ความไม่สมมาตรของดาวเคราะห์ในระดับแมนเทิลนี้ทำลายภาพจำของดาวอังคารที่ถูกสอนให้เป็นตัวอย่างของดาวเคราะห์ที่ภายในแบ่งเป็นชั้นทรงกลมเรียบง่ายและเย็นตัวลงอย่างสม่ำเสมอ การค้นพบว่าภูมิศาสตร์ภายในดาวอังคารในซีกโลกใต้ยังคงร้อนและนิ่มกว่า ทำให้ต้องกลับมาถามใหม่ว่าแหล่งความร้อนและระบบแม่กนะของดาวอังคารเคยทำงานอย่างไร และยังเหลือเศษพลังงานจากอดีตมากแค่ไหนใต้พื้นผิวที่ดูนิ่งเฉย
ความไม่สมมาตรของดาวเคราะห์ ดาวอังคารมีสองใบหน้าอย่างแท้จริง
แต่เดิมเรารู้ว่าพื้นผิวดาวอังคารมีสองลักษณะชัดเจน ซีกโลกเหนือเป็นที่ราบลุ่มกว้างเรียบ ซีกโลกใต้เป็นที่ราบสูงเก่าแก่และมีหลุมอุกกาบาตหนาแน่น พร้อมเปลือกที่หนากว่ามาก ความแตกต่างนี้ถูกเรียกว่า crustal dichotomy และถูกมองว่าเป็นปรากฏการณ์ผิวเผิน ทว่าเมื่อการวิเคราะห์สนามแรงโน้มถ่วงชี้ว่าโครงสร้างนี้ต่อเนื่องลงไปถึงแมนเทิล ก็เท่ากับว่าดาวอังคารมี “สองใบหน้า” ตั้งแต่ผิวถึงชั้นลึก งานวิจัยเสนอว่าความต่างของเปลือกอาจอยู่ที่ความหนาเฉลี่ยประมาณ 25 กิโลเมตรหรือความหนาแน่นต่างกันราว 200 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร แต่ยอมรับว่ายังไม่ใช่ตัวเลขตายตัว ที่สำคัญกว่านั้นคือคำถามว่าอะไรเกิดก่อนกัน เปลือกหนาช่วยเก็บความร้อนในแมนเทิล หรือแมนเทิลร้อนทำให้เปลือกหนา ทั้งสองอาจเกิดจากเหตุการณ์ใหญ่ครั้งเดียวในอดีต เช่น การชนของวัตถุขนาดมหึมาที่เปลี่ยนทั้งซีกโลก การที่ข้อมูลเชิงความหนาแน่นและความร้อนเรียงตัวไปกับความไม่สมมาตรของดาวเคราะห์ไม่ได้แปลว่าเรารู้ต้นเหตุแล้ว แต่เป็นการตอกย้ำว่าต้องมีเรื่องราวธรณีวิทยาที่ซับซ้อนซ่อนอยู่
คำถามใหม่สำหรับธรณีวิทยาดาวอังคาร และก้าวต่อไปของการสำรวจ
สิ่งที่ทำให้งานนี้น่าสนใจเชิงวิพากษ์คือ นักวิจัยเองก็ยอมรับว่าหลักฐานยังไม่ถึงขั้นอธิบายที่มาของความร้อนส่วนเกินในแมนเทิลซีกโลกใต้ได้อย่างชัดเจน หลักฐานแข็งแรงพอจะโค่นภาพดาวอังคารแบบชั้นทรงกลมสม่ำเสมอ แต่ยังไม่ละเอียดพอจะชี้นิ้วไปยังเหตุการณ์เดียวหรือกระบวนการเดียวที่สร้างความผิดปกติความร้อนดาวอังคารนี้ สามสมมติฐานต้นกำเนิดยังอยู่บนโต๊ะ ตั้งแต่การชนใหญ่ในอดีต การไหลเวียนแมนเทิลที่ไม่สมมาตร ไปจนถึงบทบาทของเปลือกหนาที่คอยกักเก็บความร้อน ซึ่งอาจทำงานร่วมกันมากกว่าหนึ่งกลไก เส้นทางข้างหน้าจึงไม่ใช่การหันหลังให้แบบจำลองเดิมแล้วสร้างภาพใหม่แบบเบ็ดเสร็จ แต่เป็นการออกแบบการสังเกตเพิ่มเติม นักวิจัยเสนอว่าการสำรวจด้วยวิธีวัดสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำไฟฟ้าเชิงลึกอาจช่วยแยกได้ว่าความร้อนใต้ดาวอังคารอยู่ในรูปแหล่งแมกมาแยกเป็นหย่อม หรือเป็นชั้นหลอมเหลวต่อเนื่องที่กว้างขวาง นี่ไม่ใช่ดีเบตเชิงทฤษฎีล้วน แต่จะเป็นตัวกำหนดว่าเราจะตีความประวัติระบบแม่กนะของดาวอังคารอย่างไร จะมองดาวดวงนี้ว่าเคยมีการไหลเวียนและความไม่สมมาตรของดาวเคราะห์ในระดับใกล้เคียงกับโลกหรือไม่ และในท้ายที่สุดจะนำไปสู่คำถามใหญ่กว่าว่า โลกหินรอบดวงอาทิตย์มีความหลากหลายเชิงโครงสร้างภายในมากแค่ไหน
