สมาคมดาราศาสตร์ไทย

กาลครั้งหนึ่ง โลกมีดวงจันทร์สองดวง

31 ส.ค. 2554
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ลองนึกดูว่า หากโลกเรามีดวงจันทร์สองดวง แทนที่จะเป็นดวงเดียวอย่างในปัจจุบัน ท้องฟ้ายามค่ำคืนคงดูแปลกพิลึกและแตกต่างไปจากท้องฟ้าที่เราคุ้นเคยไปอย่างสิ้นเชิง 
นักดาราศาสตร์พบว่า สภาพดังกล่าวอาจเคยเกิดขึ้นจริงมาแล้ว แต่บรรพบุรุษของเราคงไม่มีโอกาสได้เห็นดวงจันทร์สองดวงบนท้องฟ้า เพราะภายในเวลาไม่กี่สิบล้านปีหลังจากที่โลกได้กำเนิดขึ้น นานก่อนที่จะมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นบนโลก บริวารสองดวงนั้นได้ชนกันและผนึกกันเป็นดวงเดียว กลายเป็นดวงจันทร์หนึ่งเดียวที่เรารู้จักกันในปัจจุบัน คาดว่าเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นเมื่อเกือบ 4.5 พันล้านปีก่อน 
สมมุติฐานดวงจันทร์สองดวงนี้เกิดขึ้นเพื่ออธิบายถึงสาเหตุที่ดวงจันทร์มีลักษณะแตกต่างกันมากในแต่ละด้าน ดวงจันทร์ด้านที่หันเข้าหาโลกที่เราคุ้นเคยกันมานานนับพันปีเต็มไปด้วยที่ราบต่ำที่เคยท่วมด้วยลาวาซึ่งปรากฏเป็นพื้นที่สีคล้ำหลายแห่งดังที่หลายคนมักมองเห็นเป็นรูปกระต่ายนั่นเอง ส่วนด้านตรงข้ามที่หันออกจากโลกกลับเต็มไปด้วยภูเขาสูงระเกะระกะ ตามสมมุติฐานนี้ ภูเขาสูงที่อยู่ในด้านไกลของดวงจันทร์นั้นคือส่วนที่เหลือจากการชนของบริวารดวงเล็กที่เคยโคจรรอบโลก การชนนี้จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขที่พิเศษอย่างยิ่ง นั่นคือต้องช้าพอที่จะทำให้บริวารดวงเล็กแตกและแผ่ออกปกคลุมพื้นผิวของบริวารดวงใหญ่ไปทั้งซีก แทนที่จะเจาะเข้าไปในพื้นผิวและทิ้งแผลจากการชนเป็นหลุมใหญ่ไว้ให้เห็น
"เมื่อคุณคิดถึงวัตถุสองชิ้นชนกัน ก็มักจะนึกถึงหลุมขนาดใหญ่บนดวงที่ใหญ่กว่าที่เกิดจากการชน" เอริก แอสฟอก นักดาราศาสตร์ดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ณ ซานตาครูซ หนึ่งในผู้ร่วมวิจัยเจ้าของทฤษฎีนี้กล่าว "ที่ความเร็วพุ่งชนที่ต่ำระดับหนึ่ง ผลของการชน จะเป็นการพอกเนื้อดาวแทน" สภาพทางกายภาพของการชนจะคล้ายกับการชนของของเหลวมากกว่าของแข็ง
"เหมือนเอาก้อนขี้ควายเขวี้ยงลงพื้นยังไงยังงั้น" แอสฟอกเปรียบเปรย
ตัวดวงจันทร์เองก็เกิดจากการชนเหมือนกัน สมมุติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดดวงจันทร์ที่เป็นที่ยอมรับกันมากที่สุดอธิบายว่า โลกเคยถูกวัตถุขนาดเท่าดาวอังคารพุ่งชนด้วยความเร็วสูง แรงชนได้สาดเศษเนื้อดาวกระจายออกไปเป็นวงแหวนรอบโลก ต่อมาเศษดาวที่รายล้อมโลกนั้นได้รวมกันเป็นก้อนใหญ่ใหญ่ขึ้นเป็นดาวบริวารดวงเล็กดวงน้อยโคจรรอบโลก แต่ระบบบริวารที่เกิดขึ้นใหม่นี้ไม่เสถียร บริวารดวงจ้อยที่เพิ่งก่อตัวขึ้นต้องพบจุดจบในเวลาอันรวดเร็ว ด้วยการตกลงสู่โลกหรือไม่ก็ต้องเข้าชนกับบริวารดวงที่ใหญ่กว่า แต่มีบางตำแหน่งในวงโคจรที่มีความเสถียรมากกว่า ดังที่รู้จักกันในชื่อจุดทรอย นั่นคือจุดที่อยู่ในวงโคจรของโลกสองจุด จุดหนึ่งอยู่นำหน้าโลก อีกจุดหนึ่งตามหลังโลก บริวารที่อยู่บริเวณสองจุดนี้จะคงอยู่ได้นานก่อนที่จะถูกชน ซึ่งอาจนานถึงหลายสิบล้านปี
แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นโดยแอสฟอกและมาร์ติน จัตซี แสดงว่า เมื่อถึงเวลานั้น ดวงจันทร์น้อยสองดวงที่มีขนาดต่างกันได้วิวัฒน์มาในระดับหนึ่งแล้ว แต่อยู่ในระยะที่ต่างกันมาก ดวงหนึ่งมีขนาดราวหนึ่งในสามของของดวงจันทร์ปัจจุบัน ได้เย็นตัวและเป็นวัตถุแข็งไปแล้ว ส่วนอีกดวงหนึ่งที่ใหญ่กว่ายังคงมีพื้นผิวที่เต็มไปด้วยลาวาอยู่ เมื่อชนกันด้วยความเร็วหนึ่ง เนื้อของบริวารดวงเล็กไปพอกที่บริวารดวงใหญ่ด้านหนึ่ง และยังไปดันแมกมาให้ไปกองอยู่ที่ด้านตรงข้าม
สมมุติฐานนี้ไม่เพียงแต่อธิบายถึงที่มาของสภาพภูมิประเทศที่แตกต่างกันอย่างมากในแต่ละด้านของดวงจันทร์เท่านั้น หากยังอธิบายถึงองค์ประกอบทางเคมีที่ต่างกันด้วย จากตัวอย่างหินดวงจันทร์ที่เก็บมาโดยนักบินอวกาศจากโครงการอะพอลโลหลายแห่งในด้านใกล้ของดวงจันทร์ พบว่าหินเหล่านี้มีสารจำพวกที่เรียกว่า ครีป (KREEP) ซึ่งประกอบด้วย โพแทสเซียม ฟอสเฟอร์รัส และธาตุกลุ่มแรร์เอิร์ทอีกบางอย่างอยู่เป็นจำนวนมาก สารครีปจะต้านการตกผลึกของแมกมา จึงทำให้แมกมาคงสภาพอยู่เป็นของเหลวได้จนกระทั่งทะเลแมกมาทั่วทั้งผืนเย็นลงและกลายเป็นหินแข็ง ต่างจากด้านไกลของดวงจันทร์กลับมีครีปอยู่น้อย ซึ่งการชนและดันแมกมาของบริวารดวงเล็กอธิบายความแตกต่างนี้ได้ 
ในเดือนกันยายนนี้ องค์การนาซาจะปล่อยยานสำรวจดวงจันทร์ลำใหม่ชื่อ เกรล (GRAIL--Gravity Recovery and Interior Laboratory) ยานลำนี้จะทำแผนที่สนามความโน้มถ่วงของดวงจันทร์เพื่อแสดงความผันแปรของความหนาแน่นบริเวณพื้นผิว บางทีภารกิจของเกรลอาจจะพิสูจน์สมมุติฐานนี้ได้ว่า โลกเคยมีดวงจันทร์สองดวงจริงหรือไม่
การจำลองการชนระหว่างบริวารของโลกสองดวงที่อาจเคยเกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน เหตุการณ์นี้อาจเป็นสาเหตุของการที่ดวงจันทร์ของโลกมีสภาพที่แตกต่างกันมากระหว่างด้านใกล้และด้านไกล

การจำลองการชนระหว่างบริวารของโลกสองดวงที่อาจเคยเกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน เหตุการณ์นี้อาจเป็นสาเหตุของการที่ดวงจันทร์ของโลกมีสภาพที่แตกต่างกันมากระหว่างด้านใกล้และด้านไกล

ภาพดวงจันทร์ด้านใกล้ (ซ้าย) และด้านไกล (ขวา) ถ่ายโดยยานเคลเมนไทน์ แสดงถึงสภาพทางภูมิประเทศของสองด้านที่แตกต่างกันอย่างมาก

ภาพดวงจันทร์ด้านใกล้ (ซ้าย) และด้านไกล (ขวา) ถ่ายโดยยานเคลเมนไทน์ แสดงถึงสภาพทางภูมิประเทศของสองด้านที่แตกต่างกันอย่างมาก

ภาพจำลองการชนระหว่างดวงจันทร์ดวงใหญ่และดวงเล็กของโลก <wbr>หลังการชนเนื้อของดวงจันทร์ดวงเล็กส่วนใหญ่แผ่ปกคลุม<br />
พื้นที่ครึ่งหนึ่งของดวงจันทร์ บริเวณนี้ได้กลายเป็นด้านไกลของดวงจันทร์ในปัจจุบันที่เต็มไปด้วยภูเขาสูง

ภาพจำลองการชนระหว่างดวงจันทร์ดวงใหญ่และดวงเล็กของโลก หลังการชนเนื้อของดวงจันทร์ดวงเล็กส่วนใหญ่แผ่ปกคลุม
พื้นที่ครึ่งหนึ่งของดวงจันทร์ บริเวณนี้ได้กลายเป็นด้านไกลของดวงจันทร์ในปัจจุบันที่เต็มไปด้วยภูเขาสูง (จาก M. Jutzi and E. Asphaug, Nature.)