“เป็นเวลานานกว่าทศวรรษแล้วที่วัตถุชิ้นนี้สร้างปัญหาให้กับนักวิทยาศาสตร์”
มันใหญ่และมีความซับซ้อนทางธรณีวิทยาเกินกว่าจะเป็นดาวเคราะห์น้อยธรรมดา แต่ก็ยังไม่เคยได้เป็น ‘ดาวเคราะห์’ ที่แท้จริง และในตอนนี้งานวิจัยใหม่ได้ท้าท้ายความเชื่อนั้นอีกครั้ง
เวสต้า (Vesta) เป็นวัตถุขนาดใหญ่อันดับ 2 ในแถบดาวเคราะห์น้อยหลักของระบบสุริยะได้ดึงดูดความสนใจให้กับนักดาราศาสตร์มาอย่างยาวนาน พวกเขาเชื่อกันว่า มันและวัตถุขนาดใหญ่อีก 3 ชิ้นในบริเวณเดียวกันน่าจะอยู่ระวห่างการกลายเป็นดาวเคราะห์หินใบใหม่
ซึ่งดาวเคราะห์หินนั้นจะมีลักษณะเด่นคือ การแบ่งชั้น มีแกน แมนเทิล และเปลือกโลกที่จะก่อตัวขึ้นในกระบวนการหลอมเหลวดาวเคราะห์ โดยวัสดุจะแบกออกจากกันด้วยความหนาแน่น สิ่งที่มีน้ำหนักมากจะจมลงสู่ศูนย์กลาง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมโลกจึงมีแกนเป็นเหล็กและนิกเกิลที่หนาแน่น
ขณะเดียวกันเปลือกโลกเองก็มีออกซิเจนและซิลิกาจำนวน นักวิทยาศาสตร์เชื่อมาอย่างยาวนานว่าสิ่งนี้เป็นจริงสำหรับเวสต้าด้วย ทว่า งานวิจัยชิ้นใหม่ที่เผยแพร่บนวารสาร Nature Astronomy เชื่อว่าสิ่งที่เราคิดมาตลอดเกี่ยวกับเวสต้านั้นผิด และมันยิ่งสร้างปริศนาเพิ่มมากขึ้นไปอีก
“ผลการค้นพบของเราแสดงให้เห็นว่าประวัติศาสตร์ของ เวสต้า นั้นมีความซับซ้อนมากกว่าที่เคยเชื่อกันมาก่อน โดยเกิดจากกระบวนการพิเศษเช่น การแยกตัวหยุดกระทันหันและมีการชนกันในระยะหลัง” ไรอัน พาร์ค (Ryan Park) นักวิทยาศาสตร์วิจัยอาวุโสที่ห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนไอพ่นของนาซา กล่าว
ภารกิจ Dawn
ในปี 2007 นาซา ได้ส่งยานอวกาศ ‘Dawn’ ขึ้นสู่ท้องฟ้าเพื่อศึกษาดาวเคราะห์น้อยเวสต้าและซีรีส ซึ่งเป็นสองวัตถุที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในแถบดาวเคราะห์น้อย โดยมีเป้าหมายเพื่อเข้าใจการก่อตัวของดาวเคราะห์ได้ดียิ่งขึ้น
ในช่วงระหว่างปี 2011 ถึง 2012 ยานอวกาศใช้เวลาหลายเดือนในการโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยทั้งสองเพื่อวัดสนามโน้มถ่วงและถ่ายภาพจุดสังเกตต่าง ๆ เพื่อสร้างแผนที่พื้นผิวโดยละเอียด ภารกิจดดังกล่าวเสร็จสิ้นในปี 2018 และมันก็ได้ให้ข้อมูลมากมาย
รายงานในตอนนั้นชี้ให้เห็นว่าเวสต้ามีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 525 กิโลเมตร และการวิจัยเบื้องต้นก็ระบุว่าเวสต้านั้นมีแกนที่อุดมไปด้วยธาตุเหล็ก (ทรงกลม) ที่มีรัศมี 107 ถึง 113 กิโลเมตร
“การสำรวจของ Dawn ยืนยันแล้วว่าเวสต้าคือดาวเคราะห์ตั้งต้นที่เหลือรอดอยู่ ซึ่งดูเหมือนว่าจะมีการแบ่งชั้นและแยกตัวออกมาในระยะแรก ทำให้เกิดแกนเหล็กที่อาจช่วยพยุงสนามแม่เหล็กไว้ได้” รายงานเมื่อปี 2012 ระบุ
ทว่าเมื่อตรวจสอบข้อมูลทั้งหมดอีกครั้ง พาร์ค และทีมวิจัยกลับเห็นตรงกันข้าม โดยทั่วไปแล้วนักวิทยาศาสตร์จะสามารถประมาณขนาดของแกนกลางในวัตถุบนท้องฟ้าได้โดยการวัดสิ่งที่เรียกว่า โมเมนต์ของความเฉื่อย ซึ่งอธิบายถึงการหมุนที่เปลี่ยนไปของวัตถุรอบแกนของมัน
เซธ เจคอบสัน (Seth Jacobson) ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากคณะวิทยาศาสตร์โลกและสิ่งแวดล้อมแห่งมหาวิทยาลัยมิสซูรี และผู้ร่วมเขียนรายางน เปรียบเทียบแนวคิดนี้ไว้ง่าย ๆ ว่าเหมือนกับตอนที่ นักสเก็ตลีลาหมุนตัวบนน้ำแข็ง พวกเขาจะเปลี่ยนความเร็วโดยการดึงแขนเข้าเพื่อให้หมุนเร็วขึ้น และกางแขนออกเพื่อให้หมุนช้าลง ซึ่งจะเปลี่ยนโมเมนต์ของความเฉื่อยตามตำแหน่งแขนที่เปลี่ยนไป
วัถตุบนท้องฟ้าก็เช่นกัน สิ่งที่มีแกนหนาแน่นจะเคลื่อนที่แตกต่างไปจากวัตถุที่ไม่มีแกนกลางเลย ด้วยความรู้นี้ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถวัตการหมุนและสนามโน้มถ่วงของเวสต้า และผลลัพธ์ก็คือ มันไม่ได้ทำพฤติกรรมเหมือนวัตถุที่มีแกนกลางเลย หรือกล่าวอีกอย่าง เวสต้าไม่มีแกน
“เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ข้อมูลแรงโน้มถ่วงจากการสังเกตการณ์ของ Dawn ซึ่งขัดแย้งกันทำให้เกิดความสับสน” พาร์ค กล่าว “หลังจากปรับปรุงเทคนิคการปรับเทียบและการประมวลผลของเรามานานเกือบทศวรรษ เราก็สามารถจัดตำแหน่งข้อมูลเรดิโอเมตริกของเครือข่ายอวกาศลึกของ Dawn กับข้อมูลภาพบนยานได้อย่างน่าทึ่ง”
แล้วมันเกิดอะไรขึ้นกับเวสต้ากันแน่?
สิ่งนี้ทำให้เรื่องราวต้นกำเนิดของเวสต้าซับซ้อนยิ่งกว่าเดิมโดยเฉพาะ 2 สมมติฐานนี้ ประการแรก เวสต้าอยู่ระหว่างการแยกตัว แต่ทว่ากลับหยุดชะงักก่อนจะเสร็จสมบูรณ์ กล่าวคือเมื่อเวสต้าเริ่มละลลายและแยกชั้น มันกลับเย็นตัวลงก่อนที่จะแบ่งชั้นได้อย่างสมบูรณ์
ซึ่งมีหลักฐานสนับสนุนจากพื้นผิวที่ปกคลุมไปด้วยหินลาวาบะซอลต์ ต่างจากดาวเคราะห์น้อยอื่น ๆ ที่มีพื้นผิวคล้ายกรวดมากกว่าซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีการละลายและไม่มีการแยกชั้น
เศษเสี้ยวของโลกที่สูญหาย
สมมติฐานทางเลือกที่กล้าได้กล้าเสียกว่าคือ เวสต้าไม่ใช่ดาวเคราะห์ที่หยุดนิ่งเลย แต่เป็นเศษชิ้นส่วนที่พุ่งออกจากโลกที่ใหญ่กว่าในช่วงที่ระบบสุริยะยังอยู่ในช่วงวัยรุ่นที่วุ่นวาย จาคอบสันเสนอแนวคิดนี้อย่างไม่เป็นทางการเมื่อหลายปีก่อน โดยแนะนำว่าอุกกาบาตบางชิ้นอาจเป็นซากของดาวเคราะห์ที่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นจากการพุ่งชนอย่างรุนแรง
“แนวคิดนี้เปลี่ยนจากข้อเสนอแนะที่ค่อนข้างไร้สาระ กลายมาเป็นสมมติฐานที่เรากำลังพิจารณาอย่างจริงจังจากการวิเคราะห์ข้อมูลภารกิจ Dawn ของ NASA ใหม่” จาคอบสันกล่าว
ถ้าถูกต้อง เวสต้าก็คงเป็นเศษเปลือกโลกยุคดึกดำบรรพ์ของดาวเคราะห์ที่ยังคงขยายตัวออกจากที่อื่น หรืออาจจะไม่เคยเติบโตเต็มที่เนื่องจากการชนกันในเวลาต่อมาทำให้มันแตกจนไม่สามารถจดจำได้
ผลกระทบที่กว้างขึ้นของการศึกษา
คำอธิบายทั้งสองอย่างนี้ทำให้คุณค่าทางวิทยาศาสตร์ของเวสต้าเปลี่ยนไป ในแบบจำลองการแยกความแตกต่างที่ไม่สมบูรณ์ ร่างกายจะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับขีดจำกัดความร้อนที่กำหนดว่าเอ็มบริโอดาวเคราะห์ขนาดเล็กจะเติบโตเป็นแกนกลางที่สมบูรณ์หรือไม่
ในแบบจำลองเศษชิ้นส่วนจากการชน เวสต้ากลายเป็นหลักฐานทางนิติเวชของการชนที่ก่อให้เกิดระบบสุริยะชั้นใน ซึ่งอาจช่วยรักษาเบาะแสทางธรณีเคมีของดาวเคราะห์ “ต้นกำเนิด” ที่ไม่รู้จักไว้ได้
ขณะนี้กลุ่มวิจัยของ Jacobson กำลังสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์สำหรับผลกระทบอันใหญ่หลวงดังกล่าว ในขณะที่นักศึกษาระดับปริญญาตรี Emily Elizondo กำลังศึกษาว่าเศษซากที่หลุดออกไปอาจอพยพเข้าไปในแถบดาวเคราะห์น้อยและอยู่รอดได้นานหลายพันล้านปีอย่างไร
ชิ้นส่วนของดาวเคราะห์โบราณ
ไม่ว่าคำตอบสุดท้ายจะเป็นอย่างไร เรื่องราวของเวสต้าในตอนนี้ก็ดูเหมือนเรื่องราวการสืบสวนที่ยืดเยื้อมานานถึง 4,500 ล้านปีมากกว่าเรื่องราวธรรมดาๆ ทั่วไป “การสะสมอุกกาบาตเวสต้าไม่ใช่ตัวอย่างของวัตถุท้องฟ้าในอวกาศที่ไม่สามารถเป็นดาวเคราะห์ได้อีกต่อไป” จาคอบสันกล่าว
“สิ่งเหล่านี้อาจเป็นชิ้นส่วนของดาวเคราะห์โบราณก่อนที่มันจะเติบโตจนสมบูรณ์ เรายังไม่ทราบว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงไหน”
จากการสร้างกรอบความคิดใหม่ให้กับดาวเคราะห์เวสต้าจากดาวเคราะห์ที่พยายามจะเป็นให้กลายเป็นตัวอ่อนที่ยังสร้างไม่เสร็จหรือเศษดาวเคราะห์ นักวิทยาศาสตร์ได้รับมุมมองใหม่เกี่ยวกับกระบวนการอันวุ่นวายที่หล่อหลอมโลกภาคพื้นดินที่เราอาศัยอยู่ทุกวันนี้
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
อ่านเพิ่มเติม : งานวิจัยใหม่ชี้ การแตกตัวของดาวเคราะห์น้อย
ทำให้โลกเคยมีวงแหวนคล้ายดาวเสาร์
