ซากดาวเคราะห์โบราณที่ให้กำเนิดดวงจันทร์ ถูกฝังลึกอยู่ใต้โลก

เศษชิ้นส่วนของดาวเคราะห์ยุคโบราณ (protoplanet) ซึ่งชนปะทะเข้ากับโลกในเหตุการณ์ที่ให้กำเนิดดวงจันทร์ เมื่อราว 4,500 ล้านปีก่อน ยังคงฝังอยู่ในชั้นเนื้อโลก (mantle) ลึกลงไปใต้ทวีปแอฟริกาและมหาสมุทรแปซิฟิก

งานวิจัยชิ้นล่าสุดของทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ ชี้ว่าก้อนมวลสารลึกลับขนาดยักษ์หรือ “บล็อบ” (blob) ที่จมอยู่ในชั้นเนื้อโลก 2 ก้อน อาจเป็นเศษซากของดาวเคราะห์โบราณดังกล่าว ซึ่งปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เรียกตำแหน่งที่มันฝังตัวอยู่ว่า “บริเวณความเร็วคลื่นเฉือนต่ำ” (Large Low Shear Velocity Province - LLVP) หมายถึงจุดที่คลื่นแผ่นดินไหวเคลื่อนตัวผ่านได้ช้ากว่าปกติ เนื่องจากองค์ประกอบของมันมีความหนาแน่นหรืออุณหภูมิแตกต่างไปจากบริเวณอื่นของชั้นเนื้อโลก ซึ่งบ่งบอกถึงต้นกำเนิดที่มาจากดาวดวงอื่นนั่นเอง

ดร.เฉียน หยวน ผู้นำทีมนักธรณีฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียหรือแคลเทค (Caltech) ของสหรัฐฯ ระบุว่าก้อนมวลสารดังกล่าวมีปริมาณราว 4% ของชั้นเนื้อโลก และมีความเป็นไปได้สูงว่าน่าจะเป็นเศษชิ้นส่วนของดาวเคราะห์โบราณ ซึ่งเหลือทิ้งไว้หลังชนปะทะเข้ากับโลกของเรา ในยุคที่โลกเพิ่งจะก่อตัวขึ้นมาใหม่ ๆ การชนปะทะครั้งนั้นยังให้กำเนิดดวงจันทร์ไปในคราวเดียวกันอีกด้วย

รายงานวิจัยข้างต้นได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Climate Change เมื่อวันที่ 1 พ.ย. ที่ผ่านมา หลังจากทีมนักธรณีฟิสิกส์ของจีน, สหรัฐฯ, เกาหลีใต้, และสหราชอาณาจักร ร่วมกันสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นตามมา หลังโลกชนปะทะกับดาวเคราะห์ดวงอื่นเมื่อหลายพันล้านปีที่แล้ว โดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะสามารถจำลองสภาพของชั้นเนื้อโลกหลังการชนปะทะ รวมทั้งลักษณะและตำแหน่งของเศษซากที่ดาวเคราะห์โบราณอาจทิ้งไว้ ซึ่งก็คือก้อนมวลสารยักษ์ที่ล่องลอยไปในกระแสหินหลอมเหลวของชั้นเนื้อโลกนั่นเอง

ผลปรากฏว่าการชนปะทะกับดาวเคราะห์โบราณที่มีขนาดเท่ากับดาวอังคาร (Mars) ไม่ทำให้เนื้อโลกหลอมละลายและระเหยหายไปทั้งหมด แต่จะสร้างความเสียหายเพียงครึ่งหนึ่งที่ส่วนบนของชั้นเนื้อโลกเท่านั้น

“เนื้อโลกชั้นล่างที่มีความแข็งแกร่งกว่า สามารถจับเอาเนื้อหรือแมนเทิลของดาวเคราะห์โบราณที่พุ่งชนไว้ได้กว่า 10% ซึ่งเมื่อเรานำข้อมูลนี้ไปเปรียบเทียบกับมวลและปริมาตรของก้อนมวลสารลึกลับใต้โลก 2 ก้อน ก็จะพบว่าใกล้เคียงกันอย่างมาก” ดร.หยวน กล่าว

นอกจากนี้ แบบจำลองการไหลเวียนของกระแสหินหลอมเหลวในชั้นเนื้อโลก ยังแสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนของดาวเคราะห์โบราณจะค่อย ๆ หลอมรวม และสามารถเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของชั้นเนื้อโลกได้ เนื่องจากมันมีความหนาแน่นสูงกว่าชั้นเนื้อโลกเพียง 2.5% ทำให้หินหลอมเหลวจากต่างดาวจมลงในชั้นเนื้อโลกทีละน้อยและค่อย ๆ จับตัวแข็งขึ้น จนหยุดนิ่งและฝังตัวได้อย่างมีเสถียรภาพในบริเวณชั้นลึกของเนื้อโลก แต่ไม่เข้าไปถึงชั้นแก่นโลก

ข้อมูลจากการศึกษาข้างต้น มีความสอดคล้องต้องกันพอดีกับลักษณะของมวลสารลึกลับ 2 ก้อน ซึ่งอยู่ลึกลงไปใต้พื้นโลกถึงกว่า 2,000 กิโลเมตร และมีความหนาแน่นสูงกว่าชั้นเนื้อโลกที่ห้อมล้อมอยู่ประมาณ 3% ซึ่งการที่มันมีองค์ประกอบที่หนาแน่นกว่าเนื้อโลกนี้เอง ทำให้คงสภาพจนอยู่มาได้นานนับหลายพันล้านปี

ทีมผู้วิจัยยังเสนอว่า หนทางเดียวที่เราจะศึกษาองค์ประกอบทางธรณีเคมีของมวลสารจากต่างดาวนี้ได้โดยตรง อาจต้องอาศัยการศึกษาหินบะซอลต์ (basalt) ซึ่งเป็นหินภูเขาไฟชนิดหนึ่ง โดยเลือกวิเคราะห์องค์ประกอบของหินบะซอลต์ที่มาจากหินหลอมเหลว ซึ่งพวยพุ่งขึ้นมาจากปล่องที่ติดต่อกับชั้นเนื้อโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่ก้อนมวลสารลึกลับตั้งอยู่ เพราะอาจมีร่องรอยของหินหลอมเหลวหรือแมกมาของมันปะปนอยู่ได้