อุโมงค์ลาวานอกโลกกับมนุษย์ถ้ำอวกาศ

          นิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง From the Earth to the Moon ของ Jules Verne ที่ตีพิมพ์ในปี ค.ศ.1865 เป็นวรรณกรรมที่จุดประกายให้มนุษย์ใฝ่ฝันอยากเดินทางไปสำรวจดวงจันทร์ กระทั่ง 104 ปีให้หลัง มนุษย์ก็เหยียบย่างเท้าลงบนดวงจันทร์ได้สำเร็จและเริ่มมองหาดาวเคราะห์ดวงใหม่เป็นเป้าสำรวจ สถานที่แห่งนั้นคือดาวอังคาร ปัจจุบัน ดาวอังคารได้ถูกสำรวจโดยองค์การอวกาศของหลายประเทศมานานหลายปีและมีโครงการจะส่งมนุษย์ขึ้นไปสำรวจในอนาคต แต่ความฝันในการตั้งถิ่นฐานเพื่อเปลี่ยนดวงจันทร์และดาวอังคารเป็นบ้านหลังใหม่ก็ยังมีความเป็นไปได้เพียงน้อยนิด เนื่องจากสภาพแวดล้อมบนดาวทั้งสองดวงไม่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ เช่น ไม่มีอากาศที่เหมาะสมต่อการหายใจ อุณหภูมิที่แตกต่างกันอย่างสุดขั้วระหว่างกลางวันกับกลางคืน ไม่มีน้ำสะอาดในสถานะของเหลว มีอุกกาบาตพุ่งชนเป็นประจำ รวมถึงมีอนุภาคและรังสีคอสมิก (Cosmic Ray) จากอวกาศถาโถมเข้าใส่ตลอดเวลา แต่เราก็ยังไม่หมดหวังเสียทีเดียว เพราะการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ (Geophysics) บอกเราว่าดวงจันทร์และดาวอังคารอาจกลายเป็นบ้านหลังใหม่ของมนุษย์ได้ แต่จุดเริ่มต้นของเรื่องนี้เริ่มต้นจากบนโลก


          ความรู้วิชาภูเขาไฟวิทยา (Volcanology) บอกเราว่าใต้ผิวโลกมีอุณหภูมิสูงมาก พลังงานความร้อนเหล่านี้เกิดจากกลไกทางธรณีวิทยา การสลายตัวของกัมมันตรังสี (Radioactive Decay) และผลสืบเนื่องของความร้อนที่ตกค้างมาตั้งแต่สมัยที่โลกเพิ่งก่อตัว สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยที่คอยขับเคลื่อนวงจรการเคลื่อนที่ของหินและโลหะหลอมเหลวใต้ผิวโลก หินหลอมเหลวที่ไหลออกมาบนผิวโลกเรียกว่า ลาวา (Lava) ส่วนหินหลอมเหลวที่อยู่ภายในโลกจะเรียกว่า แมกมา (Magma) สิ่งที่น่าสนใจคือการถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer) ของหินหลอมเหลวเหล่านี้ กล่าวคือเมื่อหินหลอมเหลวไหลทะลักออกมาบนผิวโลกหรือใกล้ผิวโลกแล้วสัมผัสกับอากาศหรือบริเวณใกล้ผิวโลกที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ผิวของหินหลอมเหลวจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจนเกิดเป็นภูมิลักษณ์ (Landform) หรือโครงสร้างรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับความดัน (Pressure) และความหนืด (Viscosity) ของหินหลอมเหลว เช่น ปล่องภูเขาไฟ (Crater) แอ่งภูเขาไฟ (Caldera) โดมภูเขาไฟ (Volcanic Dome) คอภูเขาไฟ (Volcanic Neck) ที่ราบสูงลาวา (Lava Plateau) และท่อลาวา (Lava Tube)


          สำหรับประเทศไทย เอกลักษณ์ของหินหลอมเหลวขนาดใหญ่ที่สวยงามแปลกตาสามารถพบเจอได้ที่ม่อนพลอยล้านปี ตำบลไทรย้อย อำเภอเด่นชัย จังหวัดแพร่ โดยเราจะพบเสาหินบะซอลต์ (Columnar Basalt) ที่เกิดจากลาวาที่เย็นตัวลง กระบวนการดังกล่าวเกิดจากการถ่ายเทความร้อนระหว่างด้านบนและด้านล่างของหินหลอมเหลวในอัตราที่แตกต่างกัน โดยพื้นผิวของหินหลอมเหลวจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วในอัตราที่ใกล้เคียงกัน พื้นผิวของหินหลอมเหลวจึงหดตัวลงในทุกทิศทาง มีการคายน้ำออก และกลายเป็นรูปสี่ ห้า หรือหกเหลี่ยม โดยรูปร่างของหน้าตัดจะขึ้นอยู่กับอัตราการถ่ายเทความร้อนในแต่ละทิศทาง หากอัตราการถ่ายเทความร้อนมีค่าเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน หน้าตัดของเสาหินบะซอลต์ก็จะมีลักษณะเกือบสมมาตร ขณะที่ด้านล่างของเสาหินบะซอลต์อาจมีการเอียงไปตามทิศทางการไหลของลาวาเนื่องจากอัตราการถ่ายเทความร้อนที่ด้านล่างมีค่าต่ำกว่าด้านบน            สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจเป็นพิเศษก็คือ “ท่อลาวา” เพราะเมื่อท่อลาวาเย็นตัวลงจนอยู่ในสภาพคงรูปจะมีลักษณะเป็นโพรงหรืออุโมงค์คล้ายถ้ำที่ทอดตัวยาวหลายเมตรจนถึงหลายกิโลเมตร (บางส่วนของอุโมงค์อาจมีการพังทลายลงมา) ทำให้ภูมิอากาศ รังสีคอสมิก และอุกกาบาตมีผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมภายในอุโมงค์ลาวาค่อนข้างน้อย โดยรายงานใหม่ของคณะนักวิจัยสาขาธรณีวิทยาดาวเคราะห์นำโดย Francesco Sauro นักถ้ำวิทยาจาก Universities of Bologna และหัวหน้าโครงการ CAVES กับ PANGAEA ของ ESA ร่วมกับ Riccardo Pozzobon นักธรณีวิทยาดาวเคราะห์จาก University of Padua ที่รายงานในวารสาร Earth-Science Reviews เมื่อเดือนสิงหาคม ค.ศ.2020 ที่ผ่านมาพบว่าจากการสำรวจใต้ผิวดิน (Subsurface Exploration) เพื่อตรวจสอบลักษณะทางธรณีสัณฐานวิทยา (Geomorphology) ของอุโมงค์ลาวาบนดาวอังคารและดวงจันทร์ด้วยโปรแกรมจำลองลักษณะภูมิประเทศที่เรียกว่า Digital Terrain Models (DTMs) ประกอบกับข้อมูลจากกล้องสเตอริโอสโคปบนดาวเทียม (Satellite Stereoscope) และเครื่องตรวจวัดความสูงด้วยแสงเลเซอร์ (Laser Altimeter) ได้แสดงให้เห็นว่าอุโมงค์ลาวาบนโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ระหว่าง 10 ถึง 30 เมตร แต่บนดาวอังคารและดวงจันทร์ที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำกว่าโลก อุโมงค์ลาวาจะมีขนาดใหญ่กว่า 100 ถึง 1,000 เท่า!            จากข้อมูลดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงประเมินว่าอาจมีความเป็นไปได้ที่อุโมงค์ลาวาบนดาวอังคารจะเป็นที่อยู่ของสิ่งมีชีวิต โดยคำว่า “สิ่งมีชีวิต” ในที่นี้หมายถึงจุลชีพหรือพวกที่มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน (ไม่ได้หมายถึงมนุษย์ต่างดาวที่มีสติปัญญา) รวมถึงโอกาสในการสร้างฐานปฏิบัติการหรือเมืองขนาดเล็กภายในอุโมงค์ลาวาของดาวอังคารและดวงจันทร์โดยอาศัยความรู้ทางธรณีวิทยาดาวเคราะห์ (Planetary Geology) ลักษณะสัณฐานทางถ้ำวิทยา (Speleology) การคำนวณความแข็งแรงของเพดานถ้ำกับผนังถ้ำทางกลศาสตร์หิน (Rock Mechanics) และการขุดเจาะทางวิศวกรรมอุโมงค์ (Tunnel Engineering) ในการสำรวจและก่อสร้างโครงสร้างทางวิศวกรรมที่ปลอดภัยให้กับมนุษย์อวกาศ
             แต่ก่อนที่จะไปถึงจุดนั้น เราต้องเริ่มจากการสำรวจอุโมงค์ลาวาบนดวงจันทร์ซึ่งอยู่ใกล้โลกที่สุดเสียก่อน โดยขณะนี้องค์การ NASA กำลังดำเนินโครงการที่เรียกว่า Moon Diving ซึ่งเป็นการออกแบบหุ่นยนต์หรือยานสำรวจที่มี 2 ล้อสำหรับเดินทางผ่านอุโมงค์ลาวาบนดวงจันทร์ นักวิทยาศาสตร์เรียกยานสำรวจนี้ว่า Axel และคาดว่าจะสามารถทำการส่งยานสำรวจดังกล่าวภายในปี ค.ศ.2025 ดังนั้น เราจึงต้องรอผลการสำรวจว่าอุโมงค์ลาวาบนดวงจันทร์จะเอื้ออำนวยต่อการลงหลักปักฐานเพื่อเป็นอาณานิคมแห่งใหม่ของมนุษย์หรือไม่ เพราะหากสภาพแวดล้อมมีความเหมาะสม มนุษย์อวกาศอาจไม่จำเป็นต้องอาศัยอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ แต่จะลงไปอาศัยอยู่ภายในถ้ำของดวงจันทร์แทน

 

อ้างอิง

• https://phys.org/news/2020-08-lava-tubes-mars-moon-wide.html?fbclid=IwAR2GgxNHn-cRzhF_QfwNCV5xARcKp24EuKMAWGHTOGeU0xefmzPeRpb554Q
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012825220303342?fbclid=IwAR05STS17_2Q5N1CHIS6C3iWwORHxaoUZPFp2aTIohAk9g4Z-1Semnzs5Iw
• https://www.pnas.org/content/117/30/17461?fbclid=IwAR18A5V7wy94q_Eq4No0vDVEivRi-RAvZYaZBecec6OTvNzGKrL7S_Smih0
• https://www.pnas.org/content/117/30/17461?fbclid=IwAR18A5V7wy94q_Eq4No0vDVEivRi-RAvZYaZBecec6OTvNzGKrL7S_Smih0