หากจินตนาการตามหนังไซไฟสยองขวัญ หลายคนคงคิดว่าเมื่อเกิดโศกนาฏกรรมในอวกาศ มนุษย์คนใดก็ตามที่สัมผัสกับอวกาศโดยตรงก็จะกลายเป็นน้ำแข็งภายในชั่ววินาที แต่นั่นคือภาพจำสุดโด่งดังที่ทำให้ผู้คนเข้าใจผิดมหันต์เรื่องพฤติกรรมของความร้อนในอวกาศ
ลองจินตนาการถึงการก้าวเท้าออกจากบ้านในช่วงเมษา ไม่ได้ให้นึกถึงส่วนที่สนุกสนานอย่างการเล่นปืนฉีดน้ำหรือฝูงชนที่หัวเราะร่าบนถนนสีลม แต่เป็นช่วงบ่ายอันโหดร้าย ตอนที่พื้นคอนกรีตดูดซับแสงแดดมาตั้งแต่รุ่งสาง เทอร์โมมิเตอร์อาจขึ้นเลข 42°C แต่อุณหภูมิที่รู้สึกได้จริงนั้นปาเข้าไปเกือบ 48°C คุณสัมผัสได้ถึงความร้อนแผดเผาบนผิวจากทุกทิศทางพร้อมๆ กัน ทั้งจากพื้นถนน ตึกรามบ้านช่องสองข้างทาง และจากท้องฟ้าเบื้องบน แต่ทีนี้ ให้ลองจินตนาการว่าเราลบทุกอย่างออกจากฉากเมื่อครู่ พื้นถนน อาคาร ทุกพื้นผิว และโมเลกุลของแก๊สทุกโมเลกุล สิ่งที่เหลืออยู่คืออะไร?
หลายคนอาจตอบว่า
“ความหนาวเย็นของอวกาศ”
เกือบถูกแต่ก็ยังไม่ใช่ เพราะอวกาศรอบโลกมีอุณหภูมิประมาณ 150°C ร้อนเสียยิ่งกว่าหน้าร้อนของไทยถึง 3 เท่า โดยสาเหตุของความเข้าใจผิดว่าอวกาศนั้นหนาวเย็น ได้ฝังรากลึกอยู่ในภาษา
หากเราพูดว่าบางสิ่ง ‘เย็น’ หรือ ‘หนาว’ เรามักหมายถึงหนึ่งในสองสิ่งต่อไปนี้ อย่างแรกคือการที่อุณหภูมิของสิ่งนั้นต่ำเมื่อเทียบกับสิ่งอื่นๆ อย่างที่สอง คือสิ่งนั้นกำลังทำให้เรารู้สึกหนาว (โดยการดึงเอาความร้อนออกจากร่างกายเรา ร่างกายจึงตีความว่ามันเย็น) สองอย่างนี้อาจให้ความรู้สึกเหมือนเป็นเรื่องเดียวกัน แต่อันที่จริงกลับเป็นคนละเรื่องกันโดยสิ้นเชิง และสำหรับประเด็นเรื่องอุณหภูมิของอวกาศก็ยิ่งจะทำให้เห็นความแตกต่างนี้อย่างชัดเจน
ในชีวิตประจำวัน ความหมายทั้งสองนี้มักจะมาคู่กัน ห้องที่เย็นจัดคือห้องที่อากาศมีอุณหภูมิต่ำกว่าผิวหนังมาก อากาศนั้นจะดึงความร้อนออกจากผิวไป ทำให้รู้สึกหนาว ความรู้สึกกับตัวเลขบนเทอร์โมมิเตอร์จึงสอดคล้องกัน แต่ความสอดคล้องกันนี้ต้องพึ่งพาสิ่งที่เรียกว่า ‘ตัวกลาง’ นั่นก็คือบางสิ่งที่มีอนุภาคหนาแน่นพอที่จะสัมผัสเรา เป็น ‘มือ’ เล็กๆ นับไม่ถ้วน ที่มารุมฉุดเอาความอบอุ่นจากตัวเราไป อย่างอากาศในห้อง หรือน้ำในสระ ซึ่งในอวกาศแทบจะไม่มีตัวกลางที่ว่านั้นเลย อวกาศระหว่างโลกกับดาวอังคารอาจมีโมเลกุลแก๊สโดยเฉลี่ยเพียงแค่ประมาณ 5 โมเลกุลต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ขณะที่อากาศในห้องทั่วไปมีอยู่ราวๆ 27 ล้านล้านล้านโมเลกุลในปริมาตรเท่ากัน อวกาศไม่ใช่ความว่างเปล่าเสียทีเดียว แต่มันก็ใกล้เคียงกับคำว่าว่างเปล่ามากจนความแตกต่างนั้นแทบไม่มีผลต่อการถ่ายเทความร้อน
การนำความร้อน (Conduction) ต้องอาศัยการสัมผัสกันระหว่างโมเลกุล ส่วนการการพาความร้อน (Convection) ต้องอาศัยการเคลื่อนที่ของของไหล กลไกทั้งสองนี้เองที่ทำให้รู้สึกหนาวได้เมื่ออยู่บนโลกภายใต้ชั้นบรรยากาศ แต่อวกาศอันเป็นสุญญากาศจะไม่สามารถทำให้หนาวในแบบเดียวกับที่ห้องแอร์เย็นฉ่ำทำได้ เพราะอวกาศไม่มี ‘มือ’ ที่จะมาดึงเอาความร้อนไป สิ่งที่เหลืออยู่จึงมีเพียงแค่การแผ่รังสีของวัตถุ (Radiation) โดยวัตถุใดใดที่มีความร้อนแม้แต่เพียงเล็กน้อย ล้วนแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาทั้งนั้น ซึ่งการที่วัตถุแผ่รังสีออกมานั้นทำให้วัตถุเสียพลังงานและเย็นลงจริง แต่จัดได้ว่าช้ามากเมื่อเทียบกับกระบวนการนำความร้อนและการพาความร้อน ที่เกิดจากการปะทะแลกเปลี่ยนพลังงานโดยตรงระหว่างมวลสาร
สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) โคจรอยู่เหนือระดับน้ำทะเลประมาณ 400 กิโลเมตร โดยใช้เวลาโคจรรอบโลกหนึ่งรอบทุกๆ 92 นาที นั่นหมายความว่านักบินอวกาศทุกคนบนสถานีจะต้องเผชิญกับพระอาทิตย์ขึ้น 16 ครั้งและพระอาทิตย์ตก 16 ครั้งในทุกๆ วัน ในแต่ละรอบวงโคจร สถานีอวกาศที่อยู่สูงระดับนั้นจะถูกอาบด้วยแสงอาทิตย์แบบ “ไม่ผ่านการกรองโดยชั้นบรรยากาศ” เป็นเวลาครึ่งหนึ่งของวงโคจร ที่ว่า “ไม่ผ่านการกรองโดยชั้นบรรยากาศ” นี้ยิ่งทำให้อุณหภูมิของวัตถุบนอวกาศพิลึกไปอีกขั้น
เราที่ยืนอยู่บนโลก ถูกหุ้มทับด้วยชั้นบรรยากาศหนาๆ ทำหน้าที่เป็นฟิลเตอร์ ดูดซับ และกระเจิงแสงอาทิตย์ย่านความถี่ต่างๆ ไปมากก่อนที่จะมาถึงตัวเรา ลำพังชั้นโอโซนก็กรองรังสีอัลตราไวโอเลตไปได้เกือบหมดแล้ว ตัวอากาศเองก็ช่วยกระจายแสงที่เหลือ แถมยังแบ่งแสงสีฟ้าไปเติมให้ท้องฟ้า ทำให้เราไม่ถูกแสงอาทิตย์ที่รุนแรงเต็มเผาโดยตรงจนสภาพเหมือนแวมไพร์กลางแจ้ง แม้ในบ่ายวันสงกรานต์ที่เลวร้ายที่สุดในอุณหภูมิ 40°C เราก็ยังได้รับแสงแดดที่ถูกตัดพลังลงมาแล้วมากโข
แต่ในวงโคจรระดับต่ำของโลก ไม่มีความปรานีเช่นนั้น พื้นผิวภายนอกของสถานีอวกาศนานาชาติ ฝั่งที่ต้องแสงอาทิตย์ จะมีอุณหภูมิพุ่งสูงได้ถึง 150°C ซึ่งแน่นอนว่าร้อนพอที่จะทำให้เกิดแผลไหม้รุนแรงในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที หากผิวของมนุษย์โดนแสงอาทิตย์เวอร์ชันเต็มกำลังนี้โดยตรงสักพัก ก็คงจะแย่ไม่แพ้กัน
แต่แล้วหลังจากที่สถานีอวกาศเคลื่อนตัวเข้าสู่เงามืดของโลก ภายในไม่กี่นาที อุณหภูมิจะสามารถดิ่งลงเหลือประมาณ -160°C แน่นอนว่าไม่ใช่เพราะสถานีเคลื่อนที่ผ่านมวลอากาศร้อนแล้วไปเจอมวลอากาศเย็น ในสุญญากาศที่มีเพียงการแผ่รังสี อุณหภูมิจะกลายเป็นเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุกับแหล่งกำเนิดรังสีล้วนๆ โดยไม่มีมวลอากาศใดๆ มาช่วยเป็นเบาะรองรับบรรเทาความสุดขั้วจากทั้งสองฝั่ง นี่แสดงให้เห็นว่าอวกาศนั้นแท้จริงแล้วแทบจะไม่มี ‘อุณหภูมิ’ เป็นของตัวเอง โดยคำว่า ‘แทบ’ นี้คือข้อแม้เล็กๆ ที่จำเป็นต้องพูดถึง
ผู้อ่านสายอวกาศอาจจะเคยผ่านตากับคำกล่าวที่ว่าอุณหภูมิของอวกาศนั้นอยู่ที่ 2.7 เคลวิน หรือประมาณ -270°C ซึ่งแทบจะแตะศูนย์องศาสัมบูรณ์ (0 เคลวิน) โดยความต่าง 2.7 เคลวินจาก 0 นี้คืออุณหภูมิที่มาจากพลังงานของการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (CMB) และมักถูกขนานนามว่าเป็น ‘อุณหภูมิของห้วงอวกาศลึก’ ในอุดมคติที่ไม่ถูกรบกวนด้วยโฟตอนจากดาวฤกษ์ หรือวัตถุร้อนใดใดเลย
ซึ่ง CMB คือแสงระเรื่อที่หลงเหลือจากบิกแบง (Big Bang) เป็นความร้อนตกค้างของเอกภพสมัยแบเบาะที่มีความหนาแน่นสูงและร้อนเกินจินตนาการ ซึ่งเมื่อเอกภพได้ขยายตัวแผ่กว้างอย่างมหาศาลตลอดช่วงเวลา 13.8 พันล้านปีที่ผ่านมา คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงก็เปลี่ยนกลายเป็นคลื่นไมโครเวฟจางๆ ที่แผ่กระจายไปทั่วทุกทิศทางทุกมุมจักรวาล ทำให้วัตถุใดใดก็ตามที่ล่องลอยในอวกาศห้วงลึกอันมืดมิด และค่อยๆ เย็นลงจากการเสียพลังงานแผ่รังสี ซึ่งจะเย็นลงได้มากที่สุดที่ประมาณ 2.7 เคลวินเท่านั้น
โดยกระบวนการนี้ต้องใช้เวลายาวนานมากๆ แต่ทว่า วินาทีที่นำวัตถุนั้นไปวางไว้ใกล้กับดาวฤกษ์ดวงใดดวงหนึ่ง อุณหภูมิพื้นหลัง 2.7 เคลวิน จะหมดความหมายไปโดยปริยาย รังสีพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์จะกลบรังสีพื้นหลัง 2.7 เคลวิน เสียโดยสนิท นี่จึงทำให้ความหนาวเย็นของอวกาศเป็นสิ่งที่ไม่สามารถสรุปได้แน่นอนจากมุมมองของวัตถุ โดยขึ้นอยู่กับพื้นที่และปัจจัยมากมาย
แล้วสรุปว่าเราจะตายยังไงถ้าหลุดออกไปนอกยานอวกาศ?
มาลองจินตนาการถึงฉากน่ากลัวอีกครั้ง ว่าถ้านักบินอวกาศทำชุดหลุด เสียหาย หรือถูกดูดออกจากยานแบบไม่ใส่ชุด โดยสิ่งที่จะเกิดขึ้นในชีวิตจริงนั้นเราจะไม่ได้แข็งทื่อเป็นรูปปั้นน้ำแข็งทันที แต่จะเย็นลงอย่างช้าๆ แถมถ้าถูกแสงแดด นักบินอวกาศคนนั้นอาจจะตกอยู่ในสภาวะความร้อนเกินมากกว่าที่จะเย็นตัวลงเสียอีก แต่ถ้าอยู่ในเงามืดหรือในอวกาศห้วงลึก ร่างกายมนุษย์ที่สูญเสียความร้อนผ่านการแผ่รังสีอย่างเดียวอาจใช้เวลานานถึง 12 ชั่วโมง กว่าจะหนาวตาย
หากแต่ว่านักบินอวกาศคนนั้นไม่ได้จะตายเพราะความหนาวจาก 12 ชั่วโมงที่ลอยเคว้งในอวกาศ แต่จะตายจากสภาวะสุญญากาศตั้งแต่ไม่ถึง 2 นาทีที่หลุดออกไปด้วยซ้ำ สภาพสุญญากาศจะทำให้น้ำในเนื้อเยื่อของปาก ดวงตา ผิวหนัง และปอดเริ่มระเหย พยายามทะลุออกจากทุกผนังเซลล์แทบจะในทันที และอย่างเจ็บปวดทรมาน (อาจไม่ได้เดือดพล่านพุพองอย่างรุนแรงเหมือนในหนัง เพราะผิวหนังยังมีแรงดันต้านทานอยู่บ้าง)
และสุดท้ายแม้จะพยายามกลั้นหายใจ ปอดก็จะฉีกขาดจากความแตกต่างของความดัน หากหายใจออกก่อนก็จะหมดสติภายในเวลาประมาณ 15 วินาที เมื่อออกซิเจนในเลือดหมดลง และสุดท้ายน่าจะเสียชีวิตภายใน 2 นาที ในสภาพที่ไม่น่าดูนัก แต่ก็ไม่ได้หนาวอะไรมากมาย
ทำไมมายาคตินี้ถึงยังคงอยู่?
ในทางจิตวิทยา เป็นเรื่องที่เข้าใจได้ว่าทำไมเราจึงคิดว่าอวกาศนั้นหนาวเย็น ‘ความหนาว’ เป็นอุปมาที่เราคุ้นเคยที่สุดสำหรับความว่างเปล่า การไร้ซึ่งตัวตน และการสูญเสียความอบอุ่นและชีวิต เมื่อเราจินตนาการถึงสถานที่ที่ไม่มีอากาศ ไม่มีเสียง ไม่มีความดัน สัญชาตญาณของเราจึงเลือกไขว่คว้าหาความหนาวเย็นเป็นบทสรุป และในอีกแง่หนึ่ง อวกาศก็ ‘สามารถทำให้’ วัตถุหนาวเย็นจริงๆ ห้วงอวกาศลึกที่ห่างไกลจากดาวฤกษ์ใดๆ คือหนึ่งในสภาพแวดล้อมที่อนุญาตให้สสารมีโอกาสเย็นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
หากแต่เราไม่ได้อาศัยอยู่ในอวกาศห้วงลึกระหว่างกาแล็กซี แต่เราอยู่ไกลจากดาวฤกษ์ที่ปลดปล่อยพลังงาน 3.8 × 10²⁶ วัตต์ในทุกๆ วินาที เพียงแค่ 8 นาทีแสง นี่จึงแปลว่าเรากำลังนอนอาบแดดอยู่บนก้อนหินที่โคจรรอบเตาปฏิกรณ์ฟิวชัน โดยมีแผ่นฟิล์มบางๆ ของชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กเป็นเกราะกำบัง ที่คอยสร้างปาฏิหาริย์ในทุกๆ วัน โดยการรักษาอุณหภูมิของเราให้รอดพ้นจาก 150°C แล้วเหลือแค่ 42°C ในบ่ายวันสงกรานต์แทน
