รายงานล่าสุดจากองค์การนาซา (NASA) ได้เปิดเผยความสำเร็จครั้งสำคัญของภารกิจ SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) ซึ่งได้สร้างแผนที่น้ำแข็งระหว่างดวงดาวครอบคลุมพื้นที่กว้างใหญ่ไพศาลกว่า 600 ปีแสงในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา การค้นพบครั้งนี้ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal เมื่อไม่นานมานี้ ได้ชี้ให้เห็นถึง 'ธารน้ำแข็งระหว่างดวงดาว' ที่ซ่อนอยู่ในเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ และเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจถึงแหล่งกำเนิดของน้ำและองค์ประกอบสำคัญต่อชีวิตในจักรวาล
ภารกิจ SPHEREx: เปิดแผนที่แห่งโมเลกุลชีวิต
หนึ่งในเป้าหมายหลักของภารกิจ SPHEREx คือการทำแผนที่ร่องรอยทางเคมีของน้ำแข็งระหว่างดวงดาวหลากหลายชนิด ซึ่งรวมถึงโมเลกุลสำคัญอย่างน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์ องค์ประกอบเหล่านี้ถือเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการทางเคมีที่เอื้อให้เกิดสิ่งมีชีวิต นักวิจัยเชื่อว่าแหล่งสะสมน้ำแข็งเหล่านี้ ซึ่งเกาะอยู่บนพื้นผิวของอนุภาคฝุ่นจิ๋ว คือที่ที่น้ำส่วนใหญ่ในจักรวาลก่อตัวและถูกเก็บรักษาไว้ น้ำในมหาสมุทรของโลก รวมถึงน้ำแข็งในดาวหางและบนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ตลอดจนดวงจันทร์ในกาแล็กซีของเรา ล้วนมีต้นกำเนิดมาจากบริเวณเหล่านี้
“แหล่งรวมน้ำแข็งขนาดมหึมาเหล่านี้เปรียบเสมือน 'ธารน้ำแข็งระหว่างดวงดาว' ที่สามารถส่งมอบน้ำจำนวนมหาศาลให้กับระบบสุริยะใหม่ๆ ที่จะกำเนิดขึ้นในบริเวณนั้น” นาย Phil Korngut นักวิทยาศาสตร์เครื่องมือสำหรับ SPHEREx ที่ Caltech กล่าว “เป็นแนวคิดที่ลึกซึ้งอย่างยิ่งที่เรากำลังเฝ้าดูแผนที่ของสสารที่สามารถตกลงสู่ดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัว และอาจเป็นปัจจัยสนับสนุนชีวิตในอนาคตได้”
ด้วยความสามารถในการวัดสเปกตรัมอันเป็นเอกลักษณ์ SPHEREx สามารถวัดปริมาณของน้ำแข็งและโมเลกุลต่างๆ เช่น สารไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกหลายวง (polycyclic aromatic hydrocarbons) ทั้งภายในและรอบๆ เมฆโมเลกุล ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจองค์ประกอบและสภาพแวดล้อมของพวกมันได้ดียิ่งขึ้น
แม้กล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่าง James Webb Space Telescope ของ NASA และ Spitzer ที่ปลดประจำการไปแล้ว จะเคยตรวจพบน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ และโมเลกุลน้ำแข็งอื่นๆ ทั่วทั้งกาแล็กซีของเรา แต่หอสังเกตการณ์ SPHEREx ถือเป็นภารกิจอินฟราเรดแรกที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อค้นหาโมเลกุลดังกล่าวทั่วทั้งท้องฟ้าผ่านการสำรวจสเปกตรัมขนาดใหญ่ของภารกิจ
“เราคาดว่าจะตรวจพบน้ำแข็งเหล่านี้ที่หน้าดาวฤกษ์ที่สว่างแต่ละดวง: แสงจากดาวฤกษ์ทำหน้าที่เหมือนสปอตไลต์ที่เผยให้เห็นน้ำแข็งใดๆ ในอวกาศระหว่างเรากับดาวฤกษ์นั้น แต่นี่คือสิ่งที่ไม่เหมือนใคร” นาย Joseph Hora นักดาราศาสตร์จาก Center for Astrophysics (CfA) แห่ง Harvard & Smithsonian กล่าว “เมื่อมองไปตามระนาบกาแล็กซี ซึ่งเป็นที่ที่ดาวฤกษ์ แก๊ส และฝุ่นส่วนใหญ่ของกาแล็กซีกระจุกตัวอยู่ จะมีแสงพื้นหลังที่กระจัดกระจายจำนวนมากส่องผ่านเมฆฝุ่นทั้งหมด และ SPHEREx สามารถมองเห็นการกระจายตัวของน้ำแข็งที่พวกมันบรรจุอยู่ได้อย่างละเอียดน่าทึ่ง”
หอสังเกตการณ์ SPHEREx ซึ่งบริหารจัดการโดย Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ในแคลิฟอร์เนียใต้ ได้ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2025 และมีความสามารถพิเศษในการมองเห็นท้องฟ้าใน 102 สี ซึ่งแต่ละสีแสดงถึงความยาวคลื่นอินฟราเรดที่แตกต่างกัน และให้ข้อมูลเฉพาะตัวเกี่ยวกับกาแล็กซี ดาวฤกษ์ บริเวณก่อกำเนิดดาวเคราะห์ และคุณลักษณะอื่นๆ ของจักรวาล ภายในปลายปี 2025 SPHEREx ได้ดำเนินการสร้างแผนที่อินฟราเรดทั่วทั้งท้องฟ้าของจักรวาลเสร็จสิ้นเป็นครั้งแรกจากทั้งหมดสี่ครั้ง โดยทำแผนที่ตำแหน่งของกาแล็กซีหลายร้อยล้านแห่งในรูปแบบ 3 มิติ เพื่อช่วยตอบคำถามสำคัญเกี่ยวกับจักรวาล รวมถึงคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดของน้ำและชีวิต
ถอดรหัสต้นกำเนิดน้ำแข็ง: มุมมองใหม่ในเมฆโมเลกุล
จากการใช้แผนที่โมเลกุลน้ำแข็งต่างๆ ของ SPHEREx นักวิจัยได้เจาะลึกเข้าไปในเมฆโมเลกุลหลายแห่งในบริเวณ Cygnus X และ North American Nebula ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ในพื้นที่ที่หนาแน่นที่สุดซึ่งมีปริมาณฝุ่นสูงสุด แนวเส้นใยสีดำจะบดบังแสงที่มองเห็นได้จากดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลัง แต่ด้วย 'ดวงตา' อินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้ยังเผยให้เห็นว่าน้ำแข็งชนิดต่างๆ ซึ่งดูดซับความยาวคลื่นอินฟราเรดเฉพาะเจาะจง ที่จะทะลุผ่านเมฆได้หากมีเพียงฝุ่นเท่านั้น—มีความหนาแน่นสูงสุดอยู่ที่ใด
การค้นพบนี้สนับสนุนสมมติฐานที่ว่าน้ำแข็งระหว่างดวงดาวก่อตัวบนพื้นผิวของอนุภาคฝุ่นจิ๋ว ซึ่งมีขนาดไม่ใหญ่ไปกว่าอนุภาคในควันเทียน และบริเวณที่หนาแน่นของฝุ่นจะช่วยป้องกันน้ำแข็งจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงซึ่งปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ที่เพิ่งกำเนิด อย่างไรก็ตาม น้ำแข็งทุกชนิดไม่ได้ถูกจัดการในลักษณะเดียวกันในตัวกลางระหว่างดวงดาว
“เราสามารถตรวจสอบปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลต่ออัตราการก่อตัวของน้ำแข็งที่แตกต่างกันในพื้นที่กว้างใหญ่ของอวกาศระหว่างดวงดาว” นาย Gary Melnick นักดาราศาสตร์จาก CfA กล่าว “มุมมอง 'ภาพรวมใหญ่' ของภารกิจ SPHEREx ให้ข้อมูลใหม่ที่มีคุณค่าที่คุณไม่สามารถหาได้จากการซูมเข้าในพื้นที่เล็กๆ”
นาย Melnick กล่าวเพิ่มเติมว่า ภายในมุมมองที่กว้างขวางนี้ SPHEREx สามารถทำในสิ่งที่หอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินไม่สามารถทำได้ นั่นคือการตรวจจับปริมาณน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นน้ำแข็งสองชนิดที่ตอบสนองต่อปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมต่างกัน ตัวอย่างเช่น การมีอยู่ของแสงอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้เคียง หรือความร้อนของอนุภาคฝุ่นเหล่านี้โดยแสงดังกล่าว ส่งผลต่อปริมาณน้ำแข็งที่แตกต่างกันในลักษณะที่ชัดเจน
อนาคตของการสำรวจ: กุญแจสู่การกำเนิดดาวเคราะห์และชีวิต
นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของภารกิจเท่านั้น การสังเกตการณ์จาก SPHEREx จะเป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการสำรวจองค์ประกอบต่างๆ ของกาแล็กซีของเรา ฟิสิกส์ของตัวกลางระหว่างดวงดาวที่นำไปสู่การก่อกำเนิดดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ รวมถึงกระบวนการทางเคมีที่ส่งมอบโมเลกุลที่จำเป็นต่อชีวิตไปยังดาวเคราะห์ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่
ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ SPHEREx
ภารกิจ SPHEREx บริหารจัดการโดย JPL ภายใต้ Astrophysics Division ของ Science Mission Directorate ในกรุงวอชิงตัน กล้องโทรทรรศน์และยานอวกาศสร้างโดย BAE Systems ใน Boulder รัฐโคโลราโด การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ของข้อมูล SPHEREx ดำเนินการโดยทีมนักวิทยาศาสตร์จาก 13 สถาบันทั่วสหรัฐอเมริกา เกาหลีใต้ และไต้หวัน โดยมีหัวหน้าโครงการคือ Jamie Bock ซึ่งประจำอยู่ที่ Caltech และมีตำแหน่งร่วมที่ JPL โดยมี Olivier Doré เป็นนักวิทยาศาสตร์โครงการของ JPL ข้อมูลจะถูกประมวลผลและเก็บถาวรที่ IPAC ณ Caltech ใน Pasadena ซึ่งบริหารจัดการ JPL ให้กับ NASA ชุดข้อมูลของ SPHEREx เปิดให้เข้าถึงได้ฟรีสำหรับนักวิทยาศาสตร์และสาธารณชน
