วัตถุเล็ก ที่อาจไขปริศนากำเนิด เอกภพ

ดาราศาสตร์ยุคใหม่กำลังแสดงภาพที่เราไม่เคยเห็นของวัตถุเล็กซึ่งกระจายอยู่ในระบบสุริยะของเรา วัตถุเล็กเหล่านี้ให้เบาะแสเกี่ยวกับปริศนายิ่งใหญ่ที่สุดหลายข้อของ เอกภพ

ดานเต ลอเรตตา ดูเยือกเย็น ขณะเตรียมตัวสำหรับช่วงเวลา 17 วินาทีที่เขาทุ่มเทเวลาตลอด 16 ปีเพื่อให้ได้มา

ลอเรตตา นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนา จ้องเขม็งที่จอแสดงภาพจำลองสามภาพของวัตถุรูปร่างเหมือนลูกข่างยางลอยอยู่ในทะเลดาว นั่นคือดาวเคราะห์น้อยที่รู้จักกันในนาม 101955 เบนนู เขาเฝ้าดูมันจากม้านั่งโลหะหุ้มเบาะหนังภายในอาคารเรียบง่ายหลังหนึ่งที่ศูนย์ควบคุมภารกิจของบริษัทล็อกฮีดมาร์ตินสเปซ เมืองลิตเทิลตัน รัฐโคโลราโด

ขณะนั้นเป็นเวลา 13.49 น. ของวันที่ 20 ตุลาคม ปี 2020 และจอก็แสดงภาพดาวเคราะห์น้อยเบนนู ในวงเขียว ซึ่งหมายถึงวงโคจรของยานอวกาศโอไซริส-เรกซ์ (OSIRIS-REx) ขององค์การนาซา ภายในเวลาไม่ถึง สามชั่วโมง ทูตยนต์ลำนี้จะพยายามลอยลงและสัมผัสดาวเคราะห์น้อยเบนนูเป็นครั้งแรก โดยหวังจะเก็บตัวอย่างฝุ่นและกรวดต่างดาวเพื่อส่งกลับโลก

ยานโอไซริส-เรกซ์ที่ส่งขึ้นเมื่อปี 2016 ต้องวนรอบดวงอาทิตย์สองรอบเพื่อตามให้ทันดาวเคราะห์น้อยเบนนู ซึ่งในวาระที่มาบรรจบ (rendezvous) กันเมื่อเดือนตุลาคมนั้นอยู่ไกลจากโลกกว่า 300 ล้านกิโลเมตร ดาวเคราะห์น้อยเบนนูกว้างราวครึ่งกิโลเมตร นับเป็นวัตถุท้องฟ้าขนาดเล็กที่สุดที่ยานอวกาศใดเคยโคจรรอบ พื้นผิวของมันขรุขระมาก ทีมของลอเรตตาต้องทำแผนที่อยู่หนึ่งปีเพื่อหาจุดปลอดภัยสำหรับการลอยลง ทุกสิ่งที่เกิดขึ้นน่าจะทำให้วันนี้เคร่งเครียด

เอกภพ, นักบินอวกาศ — มนุษย์อวกาศเก็บตัวอย่างไร้การปนเปื้อนชุดแรกจากต่างพิภพ รวมถึงดินที่กระเด็นขึ้นมาจากหลุมอุกกาบาต โคเปอร์นิคัสบนดวงจันทร์ซึ่งถูกนำกลับมาในภารกิจอะพอลโล 12 ตัวอย่างเหล่านี้บ่งชี้ว่า หลุมอุกกาบาตนี้เกิดขึ้นราว 800 ล้านปีมาแล้ว เป็นไปได้ว่าในช่วงที่เกิดการกระหน่ำชนโดยดาวเคราะห์น้อย ซึ่งพุ่งเข้าหาโลกและบริวารตามธรรมชาติของโลก **(ภาพถ่าย: ชาร์ลส์ คอนแรด จูเนียร์, NASA)**

ทำไมต้องเผชิญความเครียดและทุ่มเทขนาดนี้ เพียงเพื่อฝุ่นกับกรวดหนักสองกิโลกรัม เริ่มด้วยการที่ ดาวเคราะห์น้อยมีหน่วยการสร้างที่ก่อตัวขึ้นในยุคแรกสุดของระบบสุริยะ หรือเมื่อกว่า 4,500 ล้านปีมาแล้ว หินซึ่งปรากฏร่องรอยของคาร์บอนเหล่านี้คือบันทึกดั้งเดิมของกระบวนการก่อร่างดาวเคราะห์ และอาจเป็นแหล่ง ป้อนวัสดุเริ่มต้นให้โลกใช้สร้างชีวิตด้วย “ในทางวิทยาศาสตร์ มันคือขุมทรัพย์แท้ๆเลยครับ” ลอเรตตาบอก

ทว่าดาวเคราะห์น้อยเบนนูยังมีพลังทำลายอีกด้วย ดาวเคราะห์น้อยเบนนูโคจรเข้าใกล้โลกมากพอจน นักดาราศาสตร์เชื่อว่ามีโอกาส แม้น้อยนิดแต่ก็น่ากลัว หรือราวหนึ่งใน 2,700 ที่มันอาจชนโลกในช่วงปี 2175 ถึง 2199 ตัวอย่างที่ยานโอไซริส-เรกซ์นำกลับมาอาจเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบการป้องกันที่เหมาะสมต่อการปะทะ ซึ่งอาจปลดปล่อยพลังงานที่มากกว่าคราวแอมโมเนียมไนเตรตระเบิดเขย่ากรุงเบรุตเมื่อปีกลายกว่าสองล้านเท่า

เมื่อมองภาพกว้างขึ้น ดาวเคราะห์น้อยเบนนูกับยานโอไซริส-เรกซ์เป็นสัญลักษณ์ของการปฏิวัติคู่ขนาน ในแวดวงดาราศาสตร์ยุคใหม่ที่กำลังพลิกแนวคิดเก่าเกี่ยวกับระบบสุริยะ กล้องโทรทรรศน์สมัยนี้มองเห็นวัตถุเล็กและริบหรี่ได้มากขึ้นกว่าแต่ก่อนมาก ช่วยให้นักดาราศาสตร์สำรวจฟากฟ้าและเติมประชากรจักรวาลลงในช่องว่าง อันแวดล้อมดาวเคราะห์ทั้งแปด ย้อนหลังกลับไปยี่สิบปีก่อน มนุษย์รู้จักประมาณหนึ่งแสนวัตถุท้องฟ้าในระบบสุริยะ พอถึงต้นปี 2021 เราทำบัญชีวัตถุที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ได้แล้วกว่าหนึ่งล้านวัตถุเล็กน้อย

ดาวเคราะห์น้อย, ดาวเคราะห์เบนนู — ดาวเคราะห์น้อยเบนนูซึ่งกว้างเท่ากับความสูงของตึกเอมไพร์สเตต นับเป็นวัตถุเล็กที่สุดที่เคยมียานอวกาศไปโคจรรอบ เมื่อวันที่ 20 ตุลาคม ปี 2020 ดาวเคราะห์น้อยเบนนูเป็นดาวเคราะห์น้อยดวงที่สามที่มียานอวกาศไปเก็บตัวอย่าง **(ภาพจำลองโดยเคล เอลคินส์, NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER)**

ภาพของระบบสุริยะที่เราทุกคนเรียนในโรงเรียนดูเหมือนมีสถาปัตยกรรมที่สมเหตุสมผล แต่นักดาราศาสตร์ และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์สงสัยมานานหลายทศวรรษแล้วว่า น่าจะมีบางอย่างหายไป เพราะจากการสังเกต การอธิบายว่าดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนก่อตัวขึ้นในวงโคจรปัจจุบันของมันได้อย่างไรเป็นเรื่องยากมาก บ้านในจักรวาลของเราดูเหมือนขาดดาวเคราะห์บางชนิดที่พบได้ทั่วไปในวงโคจรรอบดาวดวงอื่น และจนถึงปี 2021 โลกเป็นแหล่งอาศัยเพียงหนึ่งเดียวที่เรารู้จักของชีวิต

ถ้าอย่างนั้น ระบบสุริยะของเรามาถึงจุดนี้ได้อย่างไร จนเกิดผู้อยู่อาศัยขนาดนี้

วัตถุเล็ก เช่น ดาวเคราะห์น้อยเบนนู เคยถูกมองข้ามมานานว่าเป็นเพียงของเหลือจากกระบวนการสร้าง ดาวเคราะห์ แต่ตอนนี้นักวิจัยรู้แล้วว่า วัตถุเหล่านี้สำคัญอย่างไร เช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อยเบนนู หลายวัตถุ เป็นแคปซูลเวลาที่เนื้อในไม่เคยเปลี่ยนแปลงตั้งแต่ครั้งที่ดวงอาทิตย์อุบัติขึ้น ด้วยการติดตาม เยี่ยมเยือน และเก็บตัวอย่างจากพิภพบรรพกาลเหล่านี้ ในที่สุด เราก็มีโอกาสที่จะได้เห็นว่า เรามาจากไหน และหวังว่าจะสามารถหยุด พวกมันไม่ให้มาทำลายล้างเราที่ก้าวมาถึงจุดนี้ได้

ความสนใจของมนุษยชาติในวัตถุเล็ก ซึ่งเป็นคำที่นักดาราศาสตร์ใช้เรียกวัตถุธรรมชาติทั้งหลายที่โคจรรอบ ดวงอาทิตย์ ยกเว้นดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ หรือดวงจันทร์นั้น อยู่กับเรามานานเท่าที่มนุษย์แหงนมองขึ้นไป บนฟ้า หลายสหัสวรรษมาแล้วที่วัฒนธรรมต่างๆรอบโลกสังเกตเห็นดาวหางและดาวตกในท้องฟ้ายามค่ำคืน และเชื่อว่าเป็นลางบอกเหตุสำคัญ

แผงเซลล์สุริยะ, เอกภพ, นาซา — แผงเซลล์สุริยะของยานอวกาศลูซีขององค์การนาซาคลี่ออกระหว่างการทดสอบที่บริษัทล็อกฮีดมาร์ตินในรัฐโคโลราโด ยานลูซีซึ่งมีกำหนดส่งขึ้นในเดือนตุลาคม ต้องใช้แผงเซลล์สุริยะแบบนี้สองชุดเพื่อผลิตพลังงานสำหรับภารกิจสำรวจหมู่ดาวเคราะห์น้อยทรอยของดาวพฤหัสบดีตลอดระยะเวลา 12 ปี ฝูงวัตถุดึกดำบรรพ์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ไปกับดาวเคราะห์ยักษ์ดวงนี้อาจมีเบาะแสเกี่ยวกับผังเริ่มแรกของระบบสุริยะ **(ภาพถ่าย: แพทริก เอช. คอร์เคอรี, LOCKHEED MARTIN)**

ล่วงถึงต้นศตวรรษที่ยี่สิบ นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์น้อยประมาณ 500 ดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ เริ่มจากการค้นพบดาวเคราะห์น้อยซีรีสเมื่อปี 1801 อัตราการค้นพบเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างจริงจังในทศวรรษ 1980 และ 1990 ด้วยความก้าวหน้าของกล้องโทรทรรศน์ เมื่อปี 1992 นักดาราศาสตร์ค้นพบพิภพแรก ไม่นับดาวพลูโตและ ดวงจันทร์ดวงหนึ่งของมัน ซึ่งอยู่พ้นวงโคจรดาวเนปจูน เป็นการยืนยันทฤษฎีเขตรอบนอกของระบบสุริยะที่ปัจจุบันเรียกว่าแถบไคเปอร์

แต่ถ้าเราต้องชี้ว่า ความคลั่งไคล้เกี่ยวกับวัตถุเล็กเริ่มขึ้นตอนไหน ตัวเลือกที่ดูสมเหตุสมผลน่าจะเป็นวันที่ 11 มีนาคม ปี 1998 วันนั้นศูนย์ดาวเคราะห์น้อยของสหรัฐฯ ซึ่งเป็นคลังทางการของโลกสำหรับวงโคจรดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง ได้แถลงข่าวที่ฟังเป็นลางร้ายว่า ดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งจะเคลื่อนเข้ามาภายในระยะห่าง 42,000 กิโลเมตรจากพื้นผิวโลกในปี 2028 และมีโอกาสเล็กน้อยที่มันจะชนโลก

เรื่องนี้กลายเป็นข่าวที่โถมใส่สาธารณชนผู้ตระหนักมากขึ้นเรื่อยๆว่า ดาวเคราะห์น้อยสร้างความเสียหายได้มากเพียงใด ไม่กี่ปีก่อนหน้านั้น นักธรณีวิทยาพบหลุมอุกกาบาตที่เกิดจากดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลกเมื่อ 66 ล้านปีก่อน และล้างเผ่าพันธุ์ไดโนเสาร์ทั้งหมดยกเว้นนก หินอวกาศที่กำลังจะมาคือหายนะครั้งต่อไปใช่หรือไม่

ดาวหาง, เอกภพ — เมื่อปี 2015 ดาวหางซี/2014 คิว2 เลิฟจอย ในภาพโมเสกจากภาพถ่ายสองภาพนี้ เข้าใกล้ดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรกในรอบ หลายสหัสวรรษ ดาวหางเลิฟจอยมาจากเมฆของออร์ต เปลือกทรงกลมอันไกลโพ้นทำจากวัตถุเยือกแข็งที่ล้อมรอบระบบสุริยะ ดาวหางนี้เป็นหนึ่งในดาวหางราว 4,000 ดวงที่เรารู้จัก **(ภาพถ่าย: เวลิเมอร์ โปปอฟ และเอมิล อิวานอฟ ถ่ายภาพที่ IRIDA OBSERVATORY)**

นักดาราศาสตร์ระดมกำลังตรวจสอบการคำนวณของพวกเขา วันต่อมา ดอน โยวแมนส์ และพอล โชดัส พร้อมกับห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น หรือเจพีแอล (Jet Propulsion Laboratory: JPL) ขององค์การนาซา ก็คำนวณได้ว่า ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้จะลอยผ่านโลกไปอย่างไร้พิษสงที่ระยะห่าง 960,000 กิโลเมตร

ต่อมาในเดือนพฤษภาคม ปี 1998 รัฐสภาสหรัฐฯมอบหมายให้องค์การนาซาค้นหาอย่างน้อยร้อยละ 90 ของดาวเคราะห์น้อยขนาดกว้างกว่าหนึ่งกิโลเมตรทั้งหมด ซึ่งโคจรเข้ามาในรัศมี 195 ล้านกิโลเมตรจากดวงอาทิตย์ และทำภารกิจนี้ให้สำเร็จภายในหนึ่งทศวรรษ พอถึงเดือนกรกฎาคม องค์การนาซาก็จัดตั้งสำนักงานบริหารงานค้นหา ดาวเคราะห์น้อยขึ้น

นักดาราศาสตร์ยังมีเทคโนโลยีที่เหมาะสมด้วย พอถึงปลายทศวรรษ 1990 เซนเซอร์ของกล้องดิจิทัลได้พัฒนาจนใหญ่และไวแสงมากพอที่จะให้ผลเหนือกว่าฟิล์มกระจกที่ใช้ถ่ายรูปท้องฟ้ากลางคืนกันมาหลายทศวรรษ กล้องโทรทรรศน์จึงพลันเห็นวัตถุที่เล็กลง ริบหรี่ลง และไกลกว่าเดิม

ไมก์ บราวน์ นักดาราศาสตร์ เห็นถึงผลที่ตามมากับตัวเอง เมื่อปี 2002 เขากับเพื่อนร่วมงานตัดสินใจยกระดับกล้องโทรทรรศน์ขนาด 1.2 เมตรที่หอดูดาวพาโลมาร์ในแคลิฟอร์เนีย โดยการเพิ่มกล้องดิจิทัลขนาดใหญ่ พอบราวน์ เล็งกล้องไปยังแถบไคเปอร์ ด้วยความหวังที่จะพบวัตถุขนาดใหญ่กว่าและสว่างกว่าเพิ่มจากไม่กี่ร้อยวัตถุที่รู้จักอยู่แล้วในแถบนี้ ทีมของเขากลับเริ่มพบพิภพใหม่ๆมากมาย “ผมรู้สึกเหมือนอะไรๆก็หล่นจากฟ้าได้ทั้งนั้นเลยครับ” เขาบอก

กล้องโทรทรรศน์, เอกภพ — เมื่อปี 2019 นักล่าดาวหางและวิศวกรกล้องโทรทรรศน์ชาวไครเมีย เกนนาดี โบรีซอฟ ค้นพบวัตถุซึ่งเคลื่อนที่เร็ว เกินกว่าจะโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวหางที่ปัจจุบันเรียกว่า 2ไอ/โบรีซอฟ (บน) เป็นวัตถุขนาดใหญ่หนึ่งในเพียงสองวัตถุจากดาวดวงอื่นที่เราเห็นว่ากำลังเคลื่อนผ่านระบบสุริยะ ผู้ล่วงล้ำจากต่างดาวหลายพันวัตถุน่าจะล่องลอยอยู่บนฟ้าในขณะนี้ **(ภาพถ่าย: ยูเลีย จูลีโควา)**

การค้นพบของบราวน์รวมถึงสามวัตถุ ซึ่งแต่ละวัตถุกว้างอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของดาวพลูโต และอีกหนึ่งวัตถุ ซึ่งใหญ่กว่านั้น ชื่อเอริส ดังนั้น ในปี 2006 สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลจึงลงคะแนนเสียงตั้งวัตถุประเภท “ดาวเคราะห์แคระ” (dwarf planet) ขึ้น ซึ่งปัจจุบันรวมดาวพลูโตเข้าไปด้วย ภายใน 15 ปีหลังจากนั้น นักดาราศาสตร์ค้นพบวัตถุมากมายที่อยู่เลยดาวเนปจูนออกไป และได้เรียนรู้ว่า วัตถุเหล่านั้นมีการเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์อย่างหลากหลาย มากเพียงใด

บางวัตถุมีวงโคจรคงที่และน่าเบื่อ วัตถุอื่นถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูนเหวี่ยงกระจายไปอยู่ในวงโคจร ที่สับสน และวัตถุหายากจำนวนหนึ่งมีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ที่ยืดยาวและรีมาก จนไม่น่าจะถูกกระทำจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ดวงใดที่เรารู้จัก

วัตถุเล็ก “อนาถา” เหล่านี้ประหลาดมาก บราวน์และนักดาราศาสตร์บางคนสงสัยว่า มันอาจบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นและขนาดใหญ่กว่าโลกหลายเท่า ซึ่งซ่อนอยู่ในที่ห่างจากดวงอาทิตย์หลายหมื่นล้านกิโลเมตร

แต่ถ้าจะให้เริ่มไขปริศนานี้อย่างจริงจัง มนุษย์จำเป็นต้องนำชิ้นส่วนของจักรวาลเข้ามาในโลก

เรื่อง ไมเคิล เกรชโค

สามารถติดตามสารคดี เล็ก แต่น่าทึ่ง ฉบับสมบูรณ์ได้ที่ นิตยสาร เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย เดือนกันยายน 2564

สามารถสั่งซื้อได้ที่ https://www.naiin.com/category?magazineHeadCode=NG&product_type_id=2