เผยเนื้อหินดาวเคราะห์น้อยริวกิว

เมื่อเดือนมิถุนายน 2561 ยานฮะยะบุซะ 2 ขององค์การอวกาศญี่ปุ่นหรือแจ็กซา (JAXA) ได้เดินทางไปถึงดาวเคราะห์น้อยริวกิว ยานลำนี้มีภารกิจหลักคือเก็บตัวอย่างหินจากดาวเคราะห์น้อยกลับมายังโลก นอกจากนี้ยังมีการปล่อยยานลูกลงไปสำรวจถึงพื้นผิวสี่ลำ

ภารกิจนี้ได้เลือกริวกิวเป็นวัตถุเป้าหมาย เนื่องจากดาวเคราะห์น้อยดวงนี้มีองค์ประกอบเป็นคาร์บอน นักดาราศาสตร์คาดว่าดาวเคราะห์น้อยประเภทนี้เป็นตัวแทนของสสารดั้งเดิมที่เกิดขึ้นมาตั้งแต่การกำเนิดระบบสุริยะ

ภารกิจการปล่อยยานลูกและเก็บตัวอย่างจากริวกิวของยานฮะยะบุซะ 2 ได้ผ่านพ้นไปแล้ว เหลือเพียงการเดินทางกลับมายังโลก ซึ่งมีกำหนดจะกลับมาถึงโลกในเดือนธันวาคม 2563 ขณะนี้นักดาราศาสตร์จึงต่างตั้งตารอคอยให้ถึงวันที่จะได้สัมผัสกับตัวอย่างหินจากริวกิวและนำไปศึกษาวิเคราะห์ในห้องทดลอง ซึ่งคาดว่าจะช่วยไขความเร้นลับเกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อยดวงนี้และของระบบสุริยะด้วย

อย่างไรก็ตาม แม้ตัวอย่างหินจากริวกิวจะยังไม่กลับมาถึงโลก ข้อมูลเบื้องต้นจากฮะยะบุซะ 2 ที่ส่งกลับมาจนถึงขณะนี้ก็ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องตะลึงแล้ว

หนึ่งในยานลูกที่ยานฮะยะบุซะ 2 ปล่อยลงไปบนริวกิวคือ มัสคอต (MASCOT--Mobile Asteroid Surface Scout) ซึ่งพัฒนาโดยศูนย์การบินและอวกาศเยอรมัน ร่วมกับองค์การอวกาศฝรั่งเศส มัสคอตเป็นยานรูปสี่เหลี่ยมขนาดเท่ากล่องรองเท้า ไม่มีล้อหรือขา เคลื่อนที่โดยการกระดอนและพลิกตัวเองโดยอาศัยล้อตุนกำลังที่อยู่ภายใน ภารกิจของมัสคอตที่สั้นเพียง 17 ชั่วโมงคือ สำรวจโครงสร้าง การกระจาย และลักษณะพื้นผิวของหินในระดับพิสัยเล็ก

ยานมัสคอตกับอุปกรณ์มัสแคม  (จาก DLR (CC-By 3.0))

การวิเคราะห์ภาพถ่ายจากกล้องมัสแคมซึ่งติดอยู่บนยานมัสคอต ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบเส้นทางการเคลื่อนที่ที่ยานทิ้งตัวลงบนพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยริวกิวได้ จุด MR คือจุดที่มัสคอตแยกออกจากยานฮะยะบุซะ 2, CP 1 คือจุดที่ยานสัมผัสพื้นผิวครั้งแรก, เส้นโค้งหัวลูกศรแสดงตำแหน่งทิศทางที่มัสคอตกลิ้งกระดอนไปบนผิว  (จาก JAXA/U Tokyo/Kocchi U/Rikkyo U/Nagoya U/Chiba Inst. Tech./Meiji U/ U Aizu/AIST;DLR.)

ภาพถ่ายระยะใกล้จากมัสคอตแสดงให้เห็นหินสองชนิดปะปนกัน ทั้งสองชนิดมีสีคล้ำ สะท้อนแสงได้เพียง 4.5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งใกล้เคียงกับถ่านหุงข้าว ชนิดหนึ่งมีสีเข้มกว่ามีผิวขรุขระตะปุ่มตะป่ำเหมือนดอกกะหล่ำ อีกชนิดหนึ่งสีซีดกว่าเล็กน้อย มีผิวเรียบและมีขอบหยักคม จากภาพที่ปรากฏรวมถึงค่าที่วัดได้จากเครื่องมืออื่นแสดงว่า ริวกิวมีโครงสร้างแบบ "กองหิน" ซึ่งหมายถึงประกอบด้วยหินก้อนเล็กมาเกาะอยู่ด้วยกันอย่างหลวม ๆ เหมือนไข่กบ

นอกจากนี้เนื้อหินยังมีจุดสว่างเล็ก ๆ กระจายอยู่ทั่ว ซึ่งดูคล้ายกับที่พบในอุกกาบาตชนิดหายากที่พบบนโลกชนิดหนึ่ง เรียกว่า อุกกาบาตหินเนื้อเม็ดชนิดคาร์บอน (carbonaceous chondrite) อุกกาบาตชนิดนี้นับเป็นหินที่มีอายุเก่าแก่มากที่สุดชนิดหนึ่งในระบบสุริยะ และเป็นสิ่งที่หลงเหลือจากการสร้างวัตถุรุ่นแรกที่เป็นบริวารดวงอาทิตย์ วัตถุประเภทนี้จึงมีความสำคัญต่อนักดาราศาสตร์เพราะมันเก็บงำความลับของการกำเนิดระบบสุริยะเอาไว้ที่ไม่อาจหาได้จากบนโลก

อุกกาบาตเนื้อเม็ดชนิดคาร์บอนที่เก็บได้ที่ทะเลสาบทากิช แคนาดา เมื่อปี 2543 มีลักษณะสีเข้มและมีเม็ดสีซีดกระจายอยู่ทั่วในเนื้อหิน คล้ายกับหินที่เป็นส่วนประกอบของดาวเคราะห์น้อยริวกิว  (จาก Michael Holley, Creative Services, University of Alberta.)

ฮะยะบุซะพบว่าดาวเคราะห์น้อยริวกิวมีความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ 1.2 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งแน่นกว่าน้ำเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และการที่ริวกิวประกอบด้วยหินต่างกันสองชนิดอยู่ด้วยกัน จึงเป็นไปได้ว่าภายในริวกิวย่อมพรุนไปด้วยโพรงน้อยใหญ่ นั่นแสดงว่าดาวเคราะห์น้อยดวงนี้มีสภาพเปราะบางอย่างมาก

ราล์ฟ ยัวมันน์ หัวหน้าภารกิจของมัสคอต เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการกำเนิดของริวกิวไว้สองทาง

ทฤษฎีแรกอธิบายว่า ริวกิวเกิดจากวัตถุสองดวงที่ประกอบด้วยวัสดุต่างชนิดกันพุ่งชนกันจนแตกสลายเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย หลังจากนั้นแรงโน้มถ่วงร่วมทำให้เศษวัสดุเหล่านั้นกลับมาเกาะกันเป็นดวงอีกครั้งวัตถุดวงใหม่จึงประกอบด้วยหินสองชนิดที่คละเคล้าปะปนกัน อีกทฤษฎีหนึ่งคือ ริวกิวอาจเป็นเศษที่หลงเหลือของวัตถุดวงเดียว แต่มีแก่นกลางที่มีอุณหภูมิและความดันต่างกัน จึงทำให้เกิดหินสองชนิดขึ้นมา

พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยริวกิว จากกล้องโอเอ็นซี-ทีของยานฮะยะบุซะ 2 ถ่ายจากระดับความสูง 64 เมตร เมื่อวันที่ 21 กันยายน 2561  (จาก JAXA)

นอกจากนี้ยังพบว่าบนริวกิวไม่มีฝุ่นอยุ่เลย เช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อยอิโตะกะวะที่ยานฮะยะบุซะลำแรกเคยไปสำรวจมาแล้ว ซึ่งนับเป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจไม่น้อย เพราะดาวเคราะห์น้อยย่อมผ่านการถูกชนกระหน่ำโดยจุลอุกกาบาตครั้งแล้วครั้งเล่าตลอดเวลานับพันล้านปี ซึ่งกระบวนการนี้ย่อมสร้างฝุ่นจำนวนมากบนดาวเคราะห์น้อย แล้วเหตุใดจึงไม่พบฝุ่นเลย

คำอธิบายหนึ่งคือ ฝุ่นที่เกิดขึ้นอาจไหลลงไปเบื้องลึกผ่านตามร่องโพรง หรือไม่ก็กระเด็นหายไปในอวกาศเพราะดาวเคราะห์น้อยมีความโน้มถ่วงต่ำมาก เพียงประมาณหนึ่งในหกสิบของโลกเท่านั้น

ริวกิวมีวงโคจรใกล้วงโคจรของโลก จึงนับเป็นดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกดวงหนึ่ง นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่แจ็กซาเลือกเป็นเป้าหมายของภารกิจ แม้ริวกิวเองจะไม่มีแนวโน้มจะชนโลก แต่การศึกษาดาวเคราะห์ประเภทนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์รู้วิธีที่จะรับมือกับดาวเคราะห์น้อยประเภทเดียวกันดวงอื่นที่อาจชนโลกในอนาคตได้

                       ดาวเคราะห์น้อย 25143 อิโตะกะวะ มีโครงสร้างเป็น "กองหิน" เช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อยริวกิว  (จาก JAXA)

"หากริวกิวหรือวัตถุคล้าย ๆ กันจะเข้ามาชนโลก และหากเราต้องการที่จะเบี่ยงทิศทางของวัตถุดวงนี้เพื่อให้โลกปลอดภัยจากการถูกชน จะต้องทำอย่างระวังอย่างที่สุด เพราะหากมีการกระทบรุนแรงเกินไป ดาวเคราะห์น้อยที่มีมวลร่วมห้าร้อยล้านตันก็จะแตกออกเป็นเสี่ยง ผลก็คือกลายเป็นกลุ่มดาวเคราะห์น้อยที่หนักลูกละหลายตันที่ยังคงพุ่งใส่โลกเหมือนเดิม" ยัวมันน์อธิบาย

ยานฮะยะบุซะ 2 พร้อมตัวอย่างที่เก็บมาได้ มีกำหนดจะกลับมาถึงโลกในเดือนธันวาคม 2563

ที่มา:

• Asteroid Ryugu is a “Fragile Rubble Pile” - universetoday.com
• http://thaiastro.nectec.or.th/news/3448/