จริงหรือไม่ที่ดาวพุธอาจเคยมีขนาดใหญ่เท่ากับโลก

ดาวพุธเต็มไปด้วยสิ่งที่น่าประหลาดใจ ตั้งแต่จุดศูนย์กลางที่ "บ้าบอ" ไปจนถึงองค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวที่ทำให้นักดาราศาสตร์งงงวย ยังไม่ต้องนับเรื่องต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ดวงนี้ ทว่าคำตอบบางส่วนอาจซ่อนอยู่ในหินที่พบในไซปรัส

ความอยากรู้อยากเห็นคร่าชีวิตนักสำรวจมานักต่อนักแล้ว และนิโคลา มารี กำลังกลัวว่าเขาอาจจะเป็นเหยื่อคนถัดไป

มารีกำลังขับรถไปรอบ ๆ เทือกเขาที่ห่างไกลที่สุดของไซปรัส เขาพึ่งพาสมาร์ทโฟนให้เป็นผู้นำทาง เมื่อแสงของวันเริ่มหมดไป แบตเตอรี่โทรศัพท์เขาก็มาหมดลงเช่นเดียวกัน เขาพบว่าตัวเองหลงทางอยู่ที่ไหนไม่รู้ได้และยังไม่รู้ว่าจะกลับไปที่พักได้อย่างไร

"ผมขับรถมาไกลกว่า 50 กิโลเมตร โดยไม่เจอรถคันอื่นเลย" เขากล่าว

ตอนแรกเขาคิดว่าตัวเองน่าจะจำทางไปยังที่พักสักแห่งได้เพื่อรับประทานอาหารเติมพลัง เติมน้ำมัน และชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์ แต่เมื่อเขาไปถึงที่นั่น กลับพบว่าที่พักแห่งนั้นปิดให้บริการไปแล้ว ทว่าเขายังโชคดีที่ไปเจอที่พักอีกแห่งหนึ่ง เขายอมรับว่า ระหว่างทางนั้นเขาเกิดอาการกลัวที่สุดในชีวิตที่ต้องอยู่อย่างโดดเดี่ยวบนถนนที่เต็มไปด้วยหุบเขา

"ผมคำนวณผิดไปอย่างจัง" เขากล่าว

โชคดีที่ภารกิจของเขาไม่ได้สูญเปล่า มารี คือนักธรณีวิทยาผู้ศึกษาพฤติกรรมและวิวัฒนาการของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ในจักรวาล (planetary geologist) ณ มหาวิทยาลัยปาเวีย (Pavia) ในประเทศอิตาลี สำหรับงานวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขา มารีศึกษาการไหลของลาวาบนดาวอังคาร ทว่าสำหรับงานวิจัยครั้งนี้ เขามุ่งความสนใจไปที่ดาวพุธโดยใช้ไซปรัสเป็นแหล่งศึกษาหลัก เป้าหมายของเขาคือการค้นหาหินชนิดหนึ่งที่เรียกว่า "โบนิไนต์" (boninite) ซึ่งเชื่อกันว่ามีความคล้ายคลึงกับหินบนดาวพุธ หากสมมติฐานนี้เป็นจริง นี่อาจเป็นเบาะแสสำคัญเกี่ยวกับที่มาอันเป็นเอกลักษณ์ของดาวพุธ

หินก้อนแรกจากดวงอาทิตย์

ดาวพุธคือ ดาวเคราะห์แห่งความสุดขั้ว ด้วยขนาดที่ใหญ่กว่าดวงจันทร์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดาวพุธจึงนับเป็นดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดในระบบสุริยะ และอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด ดาวพุธไม่มีชั้นบรรยากาศกักเก็บความร้อน ส่งผลให้พื้นผิวดาวมีอุณหภูมิที่แปรปรวนอย่างมาก ตั้งแต่ 400 องศาเซลเซียสในเวลากลางวัน จนถึง -170 องศาเซลเซียส ในเวลากลางคืน นอกจากนี้ ดาวพุธยังวงโคจรรอบดวงอาทิตย์สั้นที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะ โดยใช้เวลาเพียง 88 วัน ตามเวลาบนโลก ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ หรือเป็นเวลาหนึ่งปีบนดาวพุธ

ที่ตั้งของดาวพุธ ส่งผลให้การศึกษาเป็นเรื่องยากลำบากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ สาเหตุประการหนึ่งคือความร้อน ยานอวกาศที่เดินทางเข้าใกล้ดาวพุธจำเป็นต้องทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงจัด ขณะโคจรใกล้ดวงอาทิตย์ อีกสาเหตุหนึ่งคือแรงโน้มถ่วง ยิ่งเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากเท่าไหร่ แรงดึงดูดก็ยิ่งมากขึ้นมากเท่านั้น ส่งผลให้การควบคุมยานให้เคลื่อนที่อย่างแม่นยำจึงทำได้ยาก เพื่อหลีกเลี่ยงความเร็วที่สูงเกินไป ยานอวกาศมักจะใช้เส้นทางอ้อม โดยโคจรรอบดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ หลายดวง เพื่อช่วยลดความเร็วลง อย่างไรก็ตาม ยานอวกาศยังคงต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมากเพื่อชะลอความเร็วและควบคุมการเคลื่อนที่

"พิจารณาจากวิถีการโคจรแล้ว ดาวพุธอาจเดินทางไปถึงได้ยากกว่าดาวพฤหัสบดีด้วยซ้ำ" อิกนาซิโอ คลีริโก ผู้จัดการปฏิบัติการยานอวกาศเบพิโคลอมโบ (BepiColombo) กล่าว เบพิโคลอมโบเป็นภารกิจสำรวจดาวพุธขององค์การอวกาศยุโรป ซึ่งงานวิจัยของมารีมีส่วนร่วมอยู่ในโครงการนี้

ความยากลำบากนี้ส่งผลให้ดาวพุธได้รับการสำรวจน้อยกว่าดาวเคราะห์เพื่อนบ้านดวงอื่น ๆ ยานสำรวจสองลำก่อนหน้านี้ ได้แก่ มารีเนอร์ 10 (Mariner 10) และ เมสเซนเจอร์ (Messenger) เคยโคจรเข้าใกล้ดาวพุธเพียงพอที่จะเก็บภาพพื้นผิวที่เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาต และยังเผยโครงสร้างของดาวพุธที่น่าประหลาดใจ

ความน่าประหลาดใจอย่างแรกคือ แกนกลางของดาวพุธ ดาวเคราะห์หินดวงอื่น ๆ อาทิ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคารต่างมีแกนกลางที่ค่อนข้างเล็ก ถูกล้อมรอบด้วยชั้นแมนเทิลหนาที่ประกอบด้วยแมกมาและชั้นเปลือกแข็ง ทว่าเปลือกของดาวพุธกลับบางอย่างน่าประหลาดใจ ขณะที่แกนกลางของมันมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับชั้นแมนเทิล "มันบ้าบอมาก" มารีกล่าว

สิ่งที่คาดไม่ถึงมากไปกว่านั้นคือภารกิจสำรวจเหล่านี้เผยให้เห็นว่าดาวพุธมีสนามแม่เหล็กโอบล้อม เมื่อพิจารณาควบคู่กับความหนาแน่นของดาว แปลว่าดาวพุธน่าจะมีแกนที่เป็นเหล็ก และอาจเป็นเหล็กหลอมละลายบางส่วน เช่นเดียวกับแกนของโลก

ราวกับว่าความประหลาดของแก่นดาวพุธยังไม่ซับซ้อนพอ อัตราส่วนของธาตุเคมีบนพื้นผิวของดาวพุธนั้นก็แปลกประหลาดมากด้วย นักวิทยาศาสตร์ใช้เทคนิคที่เรียกว่า "สเปกโทรเมตรี" (spectrometry) เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของดาวพุธจากระยะไกล พวกเขาพบว่า ดาวพุธมีธาตุทอเรียมเข้มข้นมากกว่าดาวเคราะห์เพื่อนบ้านใกล้เคียง ที่จริงแล้วธาตุทอเรียมนี้น่าจะระเหยไปหมดแล้วจากความร้อนสูงจัดของระบบสุริยะยุคแรก แต่ดาวพุธกลับมีธาตุทอเรียนนี้ในปริมาณใกล้เคียงกับดาวอังคาร ซึ่งอยู่ห่างออกไปถึงสาวดาวเคราะห์ โดยดาวอังคารน่าจะก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิที่เย็นกว่าเนื่องจากระยะห่างจากดวงอาทิตย์

ความผิดปกติเหล่านี้ทำให้บรรดานักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์บางคนตั้งสมมติฐานว่า เดิมทีดาวพุธก่อตัวขึ้นที่ระยะทางที่ไกลมากกว่าปัจจุบันจากดวงอาทิตย์ ในระยะที่ใกล้เคียงกับดาวอังคาร และมีมวลที่ใหญ่กว่ามาก อาจมีขนาดเท่ากับโลก ซึ่งจะสอดคล้องกับแก่นขนาดใหญ่ของดาว ทว่ามีการตั้งสมมติฐานว่า ในบางช่วงของประวัติศาสตร์ ดาวพุธพุ่งชนกับอีกวัตถุท้องฟ้า ทำให้มันโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ การชนกันครั้งนี้อาจส่งผลให้เปลือกและชั้นแมนเทิลส่วนใหญ่ของดาวพุธหลุดลอยไป แต่แกนกลางขนาดใหญ่ที่เป็นของเหลวกลับยังคงอยู่

"ดาวพุธที่เราเห็นทุกวันนี้ อาจเป็นเพียงแค่แกนของดาวเคราะห์ดวงเดิมที่เคยอยู่ตรงนั้นนั่นเอง" มารีกล่าว

หินต่างดาว

แนวทางการพิสูจน์ทฤษฎีดังกล่่าวที่ดีที่สุดคือ การวิเคราะห์ตัวอย่างหินจากเปลือกของดาวพุธ หรือเจาะลงไปดูชั้นแมนเทิล แต่ยังไม่มีการสำรวจครั้งไหนที่สามารถลงจอดบนพื้นผิวของดาวพุธได้ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์บนโลกจึงต้องหาข้อมูลจากแหล่งอื่น ๆ

เบาะแสบางส่วนอาจซุกซ่อนอยู่ในหินอุกกาบาตที่รู้จักกันในชื่อ ออไบรต์ส (aubrites) ซึ่งตั้งชื่อตามเมืองโอบส์ (Aubres) ประเทศฝรั่งเศส สถานที่ที่ค้นพบหินชนิดนี้เป็นครั้งแรก หินเหล่านี้มีองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกับดาวพุธ และนักวิทยาศาสตร์บางคนยังตั้งสมมติฐานว่า มันอาจเป็นเศษซากจากการชนกันดาวพุธกับดาวเคราะห์ที่ทำให้ดาวพุธโคจรมาอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน

นั่นเป็นแนวคิดที่น่าสนใจแต่มารีกลับยังสงสัยอยู่ เขาบอกว่าหลักฐานที่ได้มาจนถึงขณะนี้ ชี้ให้เห็นว่าโบนิไนต์น่าจะมาจากดาวเคราะห์น้อยที่ก่อตัวขึ้นในบริเวณเดียวกับดาวพุธภายในเนบิวลาสุริยะ แต่ไม่เคยเป็นส่วนหนึ่งของดาวพุธ

อีกแนวทางหนึ่งของหลักฐานอาจมาจาก "เทียบเคียงทางธรณีเคมี" ซึ่งเป็นหินที่ก่อตัวบนโลกที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับหินที่พบบนดาวเคราะห์ดวงอื่น อย่างไรเสีย มนุษย์ก็มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการทางธรณีวิทยาบนโลกมากกว่าอยู่ดี และเราสามารถนำความเข้าใจนี้ไปใช้เป็นแนวทางในการสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับการก่อตัวของฝาแฝดนอกโลกของหินเหล่านี้

นี่คือเป้าหมายในการเดินทางไปไซปรัสของมารี เขาต้องการตามหาหินที่มีองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะเจาะจง ซึ่งตามข้อมูลทางธรณีวิทยที่มีอยู่ ไซปรัสน่าจะเป็นสถานที่ที่มีโอกาสพบหินชนิดนี้มากที่สุด ระหว่างหนทางท่ามกลางเทือกเขาอันรกร้าง มารีบอกว่าเขารู้สึกเหมือนเป็น "อินเดียนา โจนส์ ยุคใหม่"

ไซปรัสถือกำเนิดขึ้นมาจากเศษเปลือกโลกที่ก่อตัวขึ้นใต้ทะเลเททิส (Tethys) เมื่อกว่า 90 ล้านปีที่แล้ว เมื่อแผ่นเปลือกโลกชนกัน ไซปรัสถูกผลักขึ้นสู่ผิวโลก กลายเป็นเกาะอย่างที่เราเห็นในปัจจุบัน ภูมิประเทศของไซปรัสยังคงดูแปลกประหลาดมารีกล่าว ไซปรัสเต็มไปด้วยหินสีเขียวที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุ "บางพื้นที่บนเทือกเขาของไซปรัส เหมือนคุณยังคงเดินอยู่บนก้นทะเลโบราณ" ในที่สุดเขาก็พบหินลาวาชนิดที่ต้องการซึ่งเรียกว่า "โบนิไนต์"

มารีเดินทางกลับบ้านและร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานที่องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (องค์การนาซา) และพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของอิตาลี เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของหินเหล่านั้น และนำไปเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ได้จากดาวพุธ เมื่อผลการวิเคราะห์ออกมา เขารู้สึกประหลาดใจอย่างมาก "องค์ประกอบไม่เพียงแค่คล้ายกัน แต่มันเหมือนกันทุกประการ" สัดส่วนของธาตุต่าง ๆ เช่น แมกนีเซียม อะลูมิเนียม และเหล็ก เหมือนกับที่พบบนดาวเคราะห์ลึกลับที่มีแก่นขนาดใหญ่ดวงนี้ ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือหินจากไซปรัสถูก "ออกซิไดส์" [ปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้สารได้รับธาตุออกซิเจนมารวมตัวด้วย] ซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกอุดมไปด้วยออกซิเจน สิ่งนี้ทำให้หินโบนิไนต์จากไซปรัสกลายเป็นต้นแบบทางธรณีวิทยาบนโลกที่แท้จริงสำหรับดาวพุธ ซึ่งเป็นข้อมูลที่มีค่าสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้

การศึกษาหินเหล่านี้ต่อไปอาจช่วยไขเบาะแสเกี่ยวกับกิจกรรมทางธรณีวิทยาในอดีตของดาวพุธ เราทราบว่าหินโบนิไนต์ในไซปรัสก่อตัวขึ้นจากลาวาที่ปะทุผ่านจุดที่ตื้นของเปลือกโลก ความคล้ายคลึงกันอย่างแทบจะสมบูรณ์แบบกับหินบนดาวพุธนี้จึงสนับสนุนแนวคิดที่ว่าชั้นแมนเทิลของดาวพุธอยู่ใกล้กับพื้นผิวอย่างผิดปกติทั่วทั้งดาวเคราะห์มารีกล่าว และสิ่งนี้สอดคล้องกับทฤษฎีเกี่ยวกับต้นกำเนิดอันรุนแรงที่ส่งผลให้ชั้นเปลือกแข็งส่วนใหญ่ของดาวพุธหายไป

การเดินทางในอนาคต

การค้นพบของมารีเป็นเพียงชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของปริศนาอันใหญ่โต ข้อมูลเชิงลึกอีกมากมายอาจมาจากภารกิจเบพิโคลอมโบ ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างองค์การอวกาศยุโรปและญี่ปุ่น โดยภารกิจนี้ได้ปล่อยยานอวกาศขึ้นสู่อวกาศในเดือน ต.ค. 2018 ยานเบพิโคลอมโบตั้งชื่อตามนักคณิตศาสตร์และวิศวกรผู้มีชื่อเสียง จูเซปเป (เบพิ)โคลอมโบ ซึ่งมีผลงานมากมาย รวมไปถึงการช่วยวางแผนเส้นทางที่ซับซ้อนของยานอวกาศมารีเนอร์ 10

ยานอวกาศเบพิโคลอมโบได้ทำการบินผ่านดาวพุธไปแล้ว 3 ครั้ง เพราะต้องใช้เส้นทางที่อ้อมออกไป เพื่อลดความเร็วตามกลยุทธ์ ยานอวกาศจะเข้าใกล้ดาวพุธเป็นครั้งสุดท้ายในปี 2025 โดยจะแยกออกเป็นสองยานสำรวจ ยานแรกทำหน้าที่วัดสนามแม่เหล็ก ส่วนอีกยานหนึ่งทำหน้าที่สำรวจพื้นผิวและองค์ประกอบภายใน งานวิจัยของมารีเกี่ยวกับร่องรอยทางธรณีเคมีอาจมีประโยชน์ในภารกิจนี้ เนื่องด้วยหินเหล่านี้อาจถูกนำมาใช้เป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับการวัดบางอย่างได้ มารีกล่าว

"การวัดหินจำลองที่คล้ายดาวพุธในห้องปฏิบัติการ ช่วยให้เราสามารถตีความผลการวัดจากเครื่องสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดและอินฟราเรดความร้อน (และเครื่องสเปกโตรมิเตอร์เอกซ์เรย์บางชนิด) ได้ดียิ่งขึ้น" โยฮันเนส เบนคห์อฟ นักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการเบพิโคลอมโบ อธิบาย

ตลอดทั้งปีที่เหลือ ยานสำรวจจะทำการวัดองค์ประกอบแร่ธาตุ ลักษณะภูมิประเทศ และโครงสร้างภายในของดาวพุธอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น โดยการเปรียบเทียบข้อมูลเหล่านี้กับข้อมูลจากภารกิจก่อนหน้า นักวิทยาศาสตร์อาจสามารถระบุได้ว่าดาวพุธยังคง "มีชีวิต" ทางธรณีวิทยาอยู่หรือไม่ บนพื้นผิวของดาวพุธมีแอ่งกระทะที่ดูเหมือนเกิดจากการระเหยของสสารจากภายในดาว แต่ยังไม่ชัดเจนว่ากระบวนการนี้ยังคงดำเนินอยู่หรือไม่

การวัดเหล่านี้อาจช่วยให้เราไขปริศนาเบื้องหลังต้นกำเนิดอันลึกลับของดาวพุธได้ในที่สุด และยังบอกอะไรเกี่ยวกับโลกของเราในจักรวาลได้มากมายด้วย "คำถามที่ว่าทำไมดาวพุธจึงมีความหนาแน่นมากและมีแก่นขนาดใหญ่นั้น สำคัญมากสำหรับการทำความเข้าใจการก่อตัวและประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะของเรา" เบนคห์อฟ กล่าว "ยานอวกาศมีชุดอุปกรณ์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ครอบคลุมมาก เราหวังว่าจะช่วยยกระดับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของเราอย่างแท้จริง"

เพียงแค่ 15 ปีที่ผ่านมา มุมมองของเราที่มีต่อดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงแรกจากดวงอาทิตย์ เปลี่ยนไปอย่างมาก "เมื่อ 15 ปีที่แล้ว ดาวพุธถูกมองว่าเป็นดาวเคราะห์ที่น่าเบื่อ" บนคห์อฟ กล่าว "แต่ผมคาดว่าเราจะพบกับความประหลาดใจอีกมากมาย"

สำหรับมารี ดาวพุธเป็นเพียงจุดเริ่มต้น "ที่เกาะลันซาโรเต เรามีลาวาที่คล้ายกับเนื้อแมนเทิลบนดาวอังคาร และเพื่อค้นหาเศษซากของดาวศุกร์ เรากำลังสำรวจซิซิลี ฮาวาย อินโดนีเซีย และคาบสมุทรคัมชัตกาในรัสเซีย"

ด้วยการเริ่มต้นปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์อย่างเต็มรูปแบบของเบพิโคลอมโบในปี 2026 ในไม่ช้าเราอาจเข้าใจมากขึ้นว่าหินบนโลกเหล่านี้สามารถบอกอะไรเกี่ยวกับเพื่อนบ้านดวงอื่น ๆ ของเราในระบบสุริยะได้มากเพียงใด