ดาวพุธ (Mercury) นั้นเป็นดาวเคราะห์ที่สร้างความสับสนให้กับนักวิทยาศาสตร์มาอย่างยาวนาน เนื่องจากมันมีคุณสมบัติแปลกประหลาดที่ไม่พบในดาวเคราะห์ดวงอื่นเช่น ความหนาแน่นที่มากเป็นอันดับ 2 รองจากโลก มีแกนโลหะขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมรัศมีดวงดาวถึงร้อยละ 85
ทว่ากลับเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่มีการสำรวจน้อยที่สุด โดยครั้งสุดท้ายนั้นเกิดขึ้นในภารกิจตั้งแต่เดือนมีนาคม 2011 ถึงเมษายน 2015 โดยยานสำรวจที่มีชื่อว่า ‘MESSENGER’ เพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับธรณีวิทยา เคมี และสนามแม่เหล็กของดาวพุธ ก่อนที่ยานอวกาศจะหมดเชื้อเพลิงและพุ่งชนพื้นผิวดาว
“เรารู้ว่ามีคาร์บอนจำนวนมากในรูปแบบของกราไฟต์บนพื้นผิวของดาวพุธ แต่ก็มีการศึกษาเกี่ยวกับส่วนภายในดวงดาวน้อยมาก” เยียนห่าว หลี่ (Yanhao Lin) นักวิทยาศาสตร์จากศูนย์วิจัยพิเศษด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปักกิ่ง และผู้ร่วมเขียนการศึกษาใหม่ กล่าว
“เมื่อเทียบกับดวงจันทร์หรือดาวอังคารแล้ว เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับดาวพุธ เนื่องจากเราไม่มีตัวอย่างจากพื้นผิวของดวงดาว” เบอร์นาร์ด ชาร์ลิเยร์ (Bernard Charlier) หัวหน้าภาควิชาธรณีวิทยาที่มหาวิทยาลัยลีแยฌในเบลเยียม และหนึ่งในทีมวิจัย กล่าวเสริม
หนึ่งในผลการค้นพบของยาน ‘MESSENGER’ นั้นระบุว่าดาวพุธมีคาร์บอนอยู่มาก และพื้นผิวก็มีสีเทาเนื่องจากมีกราไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่งอยู่เป็นจำนวนมาก ขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ก็รู้ว่าเพชรนั้นประกอบด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์และก่อตัวในสภาวะความดันกับอุณหภูมิจำเพาะ
ดังนั้นพวกเขาจึงสงสัยว่าในระหว่างการก่อตัวของดาวพุธนั้นจะสามารถสร้างเพชรได้หรือไม่ ซึ่งได้เขียนผลลัพธ์ไว้ในรายงานใหม่ที่เผยแพร่บนวารสาร Nature Communications ทีมวิจัยได้สร้างสภาพแวดล้อมที่คล้ายกับดาวเคราะห์เกิดใหม่ ผ่านเครื่องอัดแบบทั่งเพื่อดูว่าคาร์บอนเหล่านั้นจะมีพฤติกรรมอย่างไร
“นี่คือแรงดันมหาศาลที่ทำให้เราสามารถนำตัวอย่างขนาดเล็กมาทดลองภายใต้ความกดอากาศสูง และอุณหภูมิสูงเช่นเดียวกับที่เราคาดว่าจะเกิดขึ้นภายในชั้นเนื้อดาวพุธ ซึ่งเป็นบริเวณขอบเขตระหว่างเนื้อดาวเคราะห์กับแกนดาวเคราะห์” ชาร์ลิเยร์ กล่าว
ทีมวิจัยได้จำลองความดันที่สูงถึง 7 กิกะปาสกาล และอุณหภูมิก็อยู่ที่ 2,177 องศาเซลเซียส ณ จุดนั้นทำให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาได้ว่าพวกเขาจะพบแร่ธาตุใดบ้างในชั้นดาวเคราะห์ของดาวพุธและมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ นอกจากนี้ทีมวิจัยยังสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ขึ้นมาเพื่อประเมินข้อมูลของดาวพุธรอบด้านได้แม่นยำมากขึ้น
“เราเชื่อว่าเพชรอาจก่อตัวขึ้นได้จากสองกระบวนการ กระบวนการแรกก็คือการตกผลึกจากมหาสมุทรแมกมา ซึ่งกระบวนการนี้น่าจะมีส่วนทำให้เกิดชั้นเพชรบาง ๆ ที่บริเวณส่วนต่อระหว่างแกนกลางกับเนื้อดาวเคราะห์” โอลิเวียร์ นามูร์ (Olivier Namur) ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยเค. เลอเวิน หนึ่งในทีมวิจัย กล่าว
“และอีกอย่างที่สำคัญก็คือการตกผลึกในแกนโลหะของดาวพุธ” เขาเสริมว่า ดาวพุธนั้นก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน ซึ่งแกนของดาวเคราะห์นั้นยังคงเป็นของเหลวทั้งหมดและตกผลึกเป็นลำดับตามเวลา แม้ปัจจุบันจะยังไม่ทราบลักษณะที่แน่นอนของเฟสของแข็งที่ก่อตัวขึ้นในแกนชั้นใน
แต่ทีมงานเชื่อว่าเฟสเหล่านี้จะต้องมีคาร์บอนต่ำ และเมื่อมันละลายไปเรื่อย ๆ จนถึงจุดจุดหนึ่ง ของเหลวจะไมสามารถละลายคาร์บอนได้อีกต่อไป ณ ที่นั้นเพชรก็เกิดขึ้น แต่สิ่งสำคัญก็คือ เพชรนั้นเป็นแร่ธาตุโลหะที่มีความหนาแน่นแต่ไม่หนาแน่นเท่าโลหะแท้ ๆ
ซึ่งหมายความว่าในกระบวนการนี้ เพชรจะลอยขึ้นไปถึงส่วนบนสุดของแกนและหยุดอยู่ที่ขอบเขตแกนของดาวพุธเรื่อย ๆ จนกลายเป็นความหนาที่อาจมากถึง 16-18 กิโลเมตร ตามเวลาที่เปลี่ยนไป ทั้งนี้ตัวเลขดังกล่าวอาจเปลี่ยนแปลงได้ เนื่องจากกระบวนการยังคงดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ
“เราไม่มีเบาะแสเกี่ยวกับขนาดของมัน แต่เพชรทำมาจากคาร์บอนเท่านั้น ดังนั้นมันจึงน่าจะมีองค์ประกอบคล้ายกับที่เรารู้บนโลก เพชรก็จะดูเหมือนเพชรแท้” ชาร์ลิเยร์ กล่าว
แต่หากถามว่าเพชรเหล่านี้สามารถขุดได้หรือไม่? นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ แม้จะมีเทคโนโลยีขั้นสูงในอนาคตก็ตาม เพราะเพชรเหล่านี้อยู่ที่ความลึกประมาณ 500 กิโลเมตร ทว่านักขุดเพชรยังมีความหวัง เนื่องจากลาวาบนดาวพุธอาจพาเพชรที่อยู่ด้านล่างขึ้นได้
“ลาวาบางส่วนบนพื้นผิวของดาวพุธเกิดจากการหลอมละลายของชั้นแมนเทิลที่ลึกมา จึงเป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะพิจารณาว่ากระบวนการนี้สามารถนำเพชรบางส่วนขึ้นมาบนพื้นผิวได้ โดยเปรียบเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนโลก” ชาร์ลิเยร์ อธิบาย
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าภารกิจใหม่ ๆ เช่นภารกิจ BepiColombo ซึ่งประกอบด้วยยานอวกาศ 2 ลำที่ปล่อยสู่อวกาศในเดือนตุลาคม 2018 และจะเข้าสู่วงโคจรของดาวพุธในเดือนธันวาคม 2025 จากความร่วมมือของสำนักงานอวกาศยุโรปและญี่ปุ่น จะเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับภายในและลักษณะเฉพาะของดาวเคราะห์มากขึ้น
“BepiColombo อาจสามารถระบุและวัดปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวได้ แต่ยังระบุด้วยว่ามีเพชรอยู่บนพื้นผิวหรือมีกราไฟต์มากกว่า” ชาร์ลิเยร์ กล่าว “ยาน MESSENGER ไม่สามารถทำสิ่งนี้ได้ และการวัดจะแม่นยำยิ่งขึ้น ทำให้เราประมาณความลึกของขอบเขตแกนกลางและเนื้อโลกได้ดีขึ้น เราจะสามารถทดสอบสมมติฐานของเราได้อีกครั้ง”
ที่มา