เริ่มต้นด้วยข่าวดีกันก่อน: หากดาวเคราะห์น้อยที่สามารถทำลายเมืองได้กำลังมุ่งหน้าสู่โลกและเราตรวจพบมันล่วงหน้าหลายปี นักวิทยาศาสตร์รู้แล้วว่าต้องป้องกันภัยพิบัตินั้นอย่างไรซึ่งก็คือ ภารกิจ DART ของนาซา (NASA) ได้แสดงให้เห็นว่าวิธีดังกล่าวทำให้หินอวกาศขนาดใหญ่เบี่ยงเบนออกไปจากโลกได้
ทว่าข่าวร้ายก็คือเทคนิคนี้ใช้ไม่ได้ผลเสมอไป แล้วเราจะทำอย่างไรต่อไป?
สำหรับหินอวกาศขนาดใหญ่เกินไปหรือหินขนาดเล็กที่ตรวจพบช้าเกินไป หัวรบนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นวัตถุที่ออกแบบมาเพื่อการทำลายล้างสูงอาจกลายเป็นทางรอดของเราได้อย่างน่าประหลาดใจ และการวิจัยใหม่ซึ่งทำในเครื่องจักรสร้างรังสีที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยสร้างกันมา
มันชี้ให้เห็นว่าการยิงรังสีเอ็กซ์ที่ปล่อยออกมาจากการระเบิดนิวเคลียร์สามารถผลักดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่ทำลายล้างอารยธรรมให้วิถีหลุดออกจากโลกได้สำเร็จ ตามงานวิจัยใหม่ที่เผยแพร่บนวารสาร Nature Physics ได้ชี้ให้เห็นว่าสสารบนพื้นผิวของเป้าหมายจะระเหยไปในทันที ทำให้เกิดไอพ่นเปลี่ยนหินให้กลายเป็นจรวดชั่วคราว แล้วส่งผลให้เป้าหมายบินถอยหลังกลับไป
“ผมรู้ทันทีว่านี่คือความสำเร็จครั้งยิ่งใหญ่” นาธาน มัวร์ (Nathan Moore) วิศวกรเคมีจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียในนิวเม็กซิโกและหัวหน้าคณะผู้จัดทำการศึกษาวิจัยใหม่นี้กล่าว เอฟเฟกต์คล้ายจรวดนี้เป็นสิ่งที่หวังว่าจะได้เห็นเมื่อเกิดเหตุการณ์ขึ้นจริง
แม้ว่าการทดลองนี้ไม่ได้เป็นการจำลองที่ใช้นิวเคลียร์เบี่ยงวิถีดาวเคราะห์น้อยแบบ ‘สมบูรณ์แบบ’ แต่ก็สามารถทดสอบเทคนิคใหม่โดยไม่ต้องมีการระเบิดนิวเคลียร์จริงในอวกาศห้วงลึก “ดังนั้นนี่จึงเป็นการพัฒนาที่น่าตื่นเต้น” แองเจลา สดิกเคิล (Angela Stickle) นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ กล่าว
เราสามารถจินตนาการได้อย่างง่าย ๆ ว่าหากหินอวกาศซึ่งมีศักยภาพเพียงพอที่จะสร้างอันตราย ได้มุ่งหน้ามายังโลก แต่มีขนาดเล็กและตรวจพบได้ล่วงหน้าอย่างน้อย 1 ทศวรรษ เราสามารถใช้ยานอวกาศที่เรียกกันว่า ‘วัตถุชนส่งพลังงานจลน์’ (kinetic impactor) ยับยั้งภัยคุกคามได้
นั่นคือหลักการของ DART เมื่อเดือนกันยายนปี 2022 นาซา ได้ส่งยานอวกาศกึ่งอัตโนมัติขนาดเท่ารถตู้ไร้คนขับจพุ่งชนดาวเคราะห์น้อย ‘ไดมอร์ฟอส’ (Dimorphos) ขนาด 170 เมตรด้วยความเร็ว 22,530 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และทำให้วงโคจรของมันเปลี่ยนไปอย่างมีนัยสำคัญ
แต่หากเรามีเวลาไม่ถึง 10 ปีก่อนที่จะพุ่งชน หรือดาวเคราะห์น้อยดวงนั้นมีขนาดใหญ่พอที่จะทำลายล้างทั้งประเทศได้ อุปกรณ์อย่าง DART จะกลายเป็นตัวเลือกที่ไร้ประโยชน์
“หากดาวเคราะห์น้อยมีขนาดใหญ่เกินไป แม้แต่ยานพุ่งชนส่งพลังานจลน์จำนวนมากก็ไม่เพียงพอที่จะป้องกันการพุ่งชนโลกได้” แมเกน บรักค์ ไซอัล (Megan Bruck Syal) นักวิจัยด้านการป้องกันดาวเคราะห์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ ลิเวอร์มอร์ กล่าว
แต่มีสิ่งหนึ่งที่อาจทำให้ได้นั่นคือ หัวรบนิวเคลียร์ มันอาจสร้างพลังงานและโมเมนตัมจำนวนมหาศาลที่จำเป็นต่อการช่วยโลกได้ “จากมุมมองของฟิสิกส์ในการเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อย นี่เป็นทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้” แฮร์ริสัน อากรูซา (Harrison Agrusa) นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานวิจัยนี้ กล่าว
ด้วยเวลาที่สั้นมาก มันจึงดูเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์น้อยขนาด 100 เมตร (ซึ่งสามารถทำลายทั้งเมืองได้) อาจระเหยไปเกือบทั้งหมด้วยระเบิดขนาด 1 เมกะตัน หากมันถูกยิงอย่างน้อยสองเดือนก่อนจะพุ่งชน
แผนในอุดมคติก็คือ ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ควบคุมจะถูกติดระเบิดแล้วได้รับคำสั่งให้จอดใกล้กับดาวเคราะห์น้อยมาก จากนั้นระเบิดจะถูกจุดชนวนเพื่อปล่อยรังสีออกมาเป็นชุด ๆ เช่น รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมมา และนิวตรอน รังสีนี้จะพุ่งชนด้านหนึ่งของดาวเคราะห์น้อย ซึ่งจะทำให้หินแตกและระเหยในทันที จากนั้นมันก็จะผลักให้ไปในทิศตรงกันข้าม
ตามทฤษฎีแล้ว ระเบิดนิวเคลียร์สามารถสร้างแรงโจมตีได้มากว่า DART ถึงอย่างนั้นมันก็ยังมีความเสี่ยงอยู่ เนื่องจากอาวุธนิวเคลียร์ที่มีพลังทำลายล้างสูง อาจทำให้ดาวเคราะห์น้อยแตกเป็นเสี่ยง ๆ โดยไม่ตั้งใจ
“ลองนึกภาพว่าคุณประเมินพลังงานที่จำเป็นในการเบี่ยงเบนสูงเกินไปเล็กน้อย แล้วตอนนี้เศษซากกัมมันตภาพรังสีนับพันชิ้นกำลังตกลงมาบนโลก” ซาบินา ราดูแคน (Sabina Raducan) นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยเบิร์น ในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานวิจัยใหม่ กล่าว
ะที่สำคัญ การทดสอบระบบป้องกันดาวเคราะห์ในอวกาศด้วยอุปกรณ์นิวเคลียร์จริงก็ไม่น่าจะเกิดขึ้นได้ เนื่องจากการปล่อยจรวดอาจทำให้มีสารกัมมันตภาพรังสีพุ่งสูงขึ้นในชั้นบรรยากาศ และประเทศใดก็ตามที่พยายามจะติดตั้งหัวรบนิวเคลียร์ในอวกาศไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม จะก่อให้เกิดความตึงเครียดทางการเมืองในรูปแบบที่ไม่เคยมีมาก่อน
แต่โชคดีที่ข้อมูลจากการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ เช่นจากศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ ลิเวอร์มอร์ และการจำลองคอมพิวเตอร์ที่ล้ำสมัย ก็สามารถแสดงให้เห็นได้อย่างชัดเจนว่าระเบิดนิวเคลียร์ที่ปรับแต่งมาอย่างดี “สามารถมีประสิทธิภาพมากในการป้องกันการพุ่งชนโลก” บรักค์ ไซอัล กล่าว
ทีมวิจัยต้องการทดสอบทฤษฎีนี้ และเพื่อค้นหาคำตอบดังกล่าว พวกเขาจึงปล่อยดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กต่อสู้กับระเบิดนิวเคลียร์ปลอม
นักวิจัยได้หันมาใช้เครื่องมือที่เรียกว่า ‘Z Machine’ ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดีย เครื่องมือดังกล่าวนี้สามารถสร้างอุณหภูมิสูง แรงกดดันสูง และการปะทุของรังสีเอ็กซ์ที่รุนแรง ด้วยการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูง มันสามารถหลอมเพชรได้อย่างง่ายดาย
ในการทดลองนี้ ทีมวิจัยได้กำหนดเป้าหมายไปยังแร่ธาตุ 2 ชนิดที่ปรากฏในหินอวกาศอวกาศได้แก่ ควอตซ์ขนาดเท่าเล็บมือ และซิลิกาหลอมเหลวที่มีลักษณะคล้ายแก้ว โดยเป้าหมายถูกแขวนลอยอยู่ในสูญญากาศที่ปลายด้านหนึ่งของเครื่องมือ ขณะที่อีกด้านมีก๊าซอาร์กอนอยู่ในถุงมีกระแสไฟฟ้าพุ่งออกมาอย่างรุนแรง
อาร์กอนจะระเบิดออกและเปลี่ยนให้เป็นก๊าซที่มีประจุไฟฟาสูงที่เรียกกันว่า พลาสมา ซึ่งปล่อยรังสีเอ็กซ์จำนวนมากไปที่เป้าหมาย ทั้งหมดนี้เป็นการจำลองระเบิดนิวเคลียร์ในอวกาศ ทีมงานได้เห็นพื้นผิวของเป้าหมายระเหยกลายเป็นไอ ซึ่งทำให้เกิดเจ็ตความเร็วเหนือเสียง พร้อมกับผลักเป้าแข็งให้ถอยกลับด้วยความเร็วประมาณ 257 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
เมื่อปรับผลการทดลองให้เท่ากับหินอวกาศจริง ทีมวิจัยเชื่อว่าแม้แต่ดาวเคราะห์น้อยที่มีความยาว 4 กิโลเมตรก็อาจค่อย ๆ เบี่ยงเบนออกจากโลกได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการเตือนล่วงหน้าหลายปี
“ผู้เชียนได้แสดงให้เห็นนวัตกรรมใหม่ ๆ ที่แท้จริง” แพทริก คิง (Patrick King) นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ กล่าว
อย่างไรก็ตามการตั้งค่าด้วย Z Machine ยังคงมีข้อจำกัดเนื่องจากเป้าหมายขนาดเล็กในคอมพิวเตอร์อาจทำให้ปัญหาดู ‘ง่ายเกินไป’ เพราะดาวเคราะห์น้อยนั้นประกอบไปด้วยโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่ซับซ้อน ซึ่งอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ได้ทั้งหมด
“ฉันสนใจมากที่จะได้เห็นว่าวัสดุที่มีแร่ธาตุหลายชนิดเช่น หินหรืออุกกาบาตมีพฤติกรรมอย่างไร” สติกเคิล กล่าว
แม้จะยังมีคำถามที่ต้องตอบให้แน่ชัดอีกมาไม่ว่าจะเป็นความแม่นยำ ไม่ก็ความเสี่ยงที่ดาวเคราะห์น้อยจะแตกกระจาย แต่โดยรวมแล้วการศึกษานี้ถือเป็นข่าวดีสำหรับก้าวแรกในการป้องกันดาวเคราะห์
“ผมคิดว่ามีการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนทั้งในห้องแล็บและในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ว่าอุปกรณ์นิวเคลียร์สามารถเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยได้” อากรูซา กล่าว
ขณะที่ คิง ให้ความเห็นเพิ่มเติมว่า “ไม่ได้หมายความว่า (อุปกรณ์นิวเคลียร์) จะเป็นคำตอบเสมอไป” เขาบอก การใช้นิวเคลียร์ไม่ว่าจะสถานการณ์ใด ๆ รวมถึงการป้องกันดาวเคราะห์นั้นเต็มไปด้วยอันตราย “การเลือกใช้ (อุปกรณ์นืวเคลียร์) เป็นการตัดสินใจที่อาจถึงขั้นร้ายแรงได้”
แต่ท้ายที่สุด การศึกษานี้ก็เป็นการเพิ่มหลักฐานที่มากขึ้นเรื่อย ๆ ว่าระเบิดนิวเคลียร์สามารถใช้เพื่อช่วยโลกได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเรามีเวลาไม่มาก”
“เป็นเรื่องที่น่าอุ่นใจที่รู้ว่าดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ไม่ได้พุ่งชนโลกบ่อยนัก” มัวร์ กล่าว “และเป็นเรื่องที่น่าอุ่นใจกว่าเดิมเมื่อรู้ว่าตอนนี้เรามีวิธีการเตรียมตัวสำหรับภัยพิบัติทางธรรมชาติรูปแบบนั้นแล้ว”
สืบค้นและเรียบเรียง : วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ILLUSTRATION BY DETLEV VAN RAVENSWAAY, SCIENCE PHOTO LIBRARY
ที่มา
https://www.nature.com/articles/s41567-024-02633-7
https://www.nationalgeographic.com/science/article/asteroid-x-ray-nuclear-bomb-save-earth