สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ไขความลับร่องยาวบนดวงจันทร์ของดาวอังคาร

ไขความลับร่องยาวบนดวงจันทร์ของดาวอังคาร

27 พ.ย. 2561
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดาวอังคารมีดวงจันทร์เป็นบริวารสองดวง ดวงหนึ่งชื่อ โฟบอส อีกดวงหนึ่งชื่อ ดีมอส

ครั้งแรกที่ชาวโลกได้เห็นโฉมดวงจันทร์โฟบอสชัด ๆ คือเมื่อยานไวกิงและยานมาริเนอร์ถ่ายภาพจากระยะใกล้กลับมาเมื่อสี่สิบปีก่อน ภาพนั้นต้องทำให้นักดาราศาสตร์ต้องงุนงง เมื่อพบว่าดวงจันทร์ดวงนี้มีพื้นผิวเต็มไปด้วยร่องยาวหลายเส้นพาดยาวไปเกือบทั่วดวง ซึ่งก็ยังไม่มีใครอธิบายได้ชัดเจนว่าร่องยาวเหล่านี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร

พื้นผิวของดวงจันทร์โฟบอสของดาวอังคารที่เต็มไปด้วยร่องยาวไปเกือบทั่วทั้งดวง   (จาก NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)


บางทฤษฎีอธิบายว่า อาจเกิดจากมีวัตถุขนาดใหญ่พุ่งชนดาวอังคาร แล้วเศษซากที่กระเด็นมาจากการชนปลิวมาถึงดวงจันทร์ดวงนี้ จนถากและเซาะพื้นผิวให้เป็นร่อง บางทฤษฎีก็อธิบายว่าร่องนี้เป็นผลการที่ดวงจันทร์โฟบอสกำลังถูกแรงโน้มถ่วงจากดาวอังคารฉีกออก ร่องยาวที่เห็นแสดงถึงโครงสร้างของดวงจันทร์นี้ที่กำลังใกล้ถึงจุดแตกหัก บางทฤษฎีก็เชื่อว่าร่องนี้ต้องมีอะไรเกี่ยวข้องกับหลุมสติกนีย์ซึ่งเป็นหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่บนโฟบอส แต่ก็ยังอธิบายไม่ได้ว่าเกี่ยวข้องกันอย่างไร

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษ 1970 ลีโอเนล วิลสัน กับ จิม เฮด เชื่อว่าการเกิดร่องยาวต้องเกี่ยวข้องกับการเกิดหลุมสติกนีย์ โดยอธิบายว่า เมื่อโฟบอสถูกวัตถุอื่นพุ่งชนจนทำให้เกิดหลุมสติกนีย์ ก้อนหินที่กระเด็นออกมาส่วนหนึ่งตกกลับลงมาแล้วกลิ้งต่อไปบนพื้นผิว การกลิ้งได้กดให้พื้นผิวยุบเป็นร่องยาวดังที่ปรากฏ 

ดวงจันทร์โฟบอสมีขนาดเล็กมาก ด้านที่ยาวที่สุดยาวเพียง 27 กิโลเมตร  ส่วนหลุมสติกนีย์มีความกว้างถึง กิโลเมตร การชนที่ทำให้เกิดหลุมนี้ย่อมทำให้เกิดเศษก้อนหินนับจำนวนมากกระเด็นออกจากจุดกระทบ ทฤษฎีหินกลิ้งจึงนับว่าน่ารับฟัง แต่ก็ยังมีปัญหา เช่น ร่องยาวบางร่องไม่ได้ชี้ตรงไปที่หลุมสติกนีย์โดยตรง บางร่องพาดทับกันเองซึ่งแสดงว่าร่องเหล่านั้นเกิดขึ้นต่างเวลากัน ร่องยาวอีกจำนวนหนึ่งยังลากยาวเข้าไปถึงก้นหลุมสติกนีย์เองเลยทีเดียว แสดงว่าหลุมสติกนีย์ต้องเกิดขึ้นก่อนร่องยาว นอกจากนี้บนโฟบอสยังมีพื้นที่บริเวณหนึ่งที่ไม่พบร่องยาวนี้เลย 

หลุมสติกนีย์ เป็นหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่บนดวงจันทร์โฟบอส การชนที่ทำให้เกิดหลุมนี้เป็นเหตุที่ทำให้เกิดร่องยาวบนพื้นผิว จะเห็นว่าร่องยาวปรากฏภายในหลุมด้วย ถ่ายโดยยานมาร์สรีคอนเนสเซนส์ออร์บิเตอร์ในปี 2551  (จาก NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

ภาพถ่ายระยะใกล้ของดวงจันทร์โฟบอส ถ่ายโดยยานมาร์สเอกซ์เพรสในปี 2553  (จาก ESA DLR FU Berlin (G. Neukum))


เพื่อเป็นการพิสูจน์ทฤษฎีนี้ เฮด และ เคนเนท แรมสลีย์ นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยบราวน์จึงได้สร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อดูว่าการชนทำให้เกิดร่องยาวนี้จริงหรือไม่ โดยใส่ตัวแปรทั้งรูปร่างและสภาพภูมิประเทศของโฟบอส ข้อมูลด้านสนามความโน้มถ่วง การหมุนรอบตัวเองและการโคจรรอบดาวอังคาร

แบบจำลองให้ผลลัพท์ออกมาน่าพอใจ มีก้อนหินที่กลิ้งออกมามีแนวโน้มที่จะกลิ้งเป็นทางขนานกันเป็นกลุ่ม ๆ ซึ่งร่องยาวบนโฟบอสก็มีลักษณะเช่นนั้นจริง นอกจากนี้ยังพบว่า หินที่กลิ้งออกมาจากหลุมสติกนีย์จะกลิ้งได้ไกลมาก เนื่องจากความโน้มถ่วงต่ำ บางก้อนพบว่าถึงกับกลิ้งรอบดวงเลยทีเดียว โดยใช้เวลาในการกลิ้งเพียงไม่กี่สิบนาทีหรือไม่กี่ชั่วโมงก็กลิ้งได้รอบดวง การที่พบว่าหินกลิ้งบนโฟบอสได้ไกลรอบดวงจึงอธิบายได้ว่าเหตุใดร่องยาวบางร่องมีแนวไม่ชี้ไปยังหลุมสติกนีย์โดยตรง นั่นเพราะร่องเหล่านั้นเกิดขึ้นจากหินที่กลิ้งรอบดวงจันทร์กลับเข้ามา เส้นทางของการกลิ้งจึงเบี่ยงเบนไปบ้างหลังจากที่ต้องกลิ้งมาไกล การเบี่ยงเบนของเส้นทางกลิ้งจึงทำให้มีโอกาสที่รอยจะซ้อนทับกัน และบางรอยก็กลิ้งกลับมาลงที่ตำแหน่งเดิมที่กลายเป็นหลุมสติกนีย์ไปแล้ว 

แบบจำลองบนคอมพิวเตอร์ที่แสดงถึงเส้นทางการกลิ้งของเศษหินจากหลุมสติกนีย์ (จาก Ramsley et al./Brown University)

การจำลองเหตุการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์ที่แสดงว่าก้อนหิน "เหาะ" ข้ามบริเวณที่เป็นแอ่งไป ทำให้มีบริเวณที่เป็นจุดบอด ไม่มีร่องยาวอยู่เลย (จาก Ramsley et al./Brown University)


"ส่วนบริเวณบนโฟบอสที่ไม่ปรากฏร่องยาวเลยนั้นคือบริเวณที่มีลักษณะเป็นหุบหรือแอ่งที่มีขอบชันและนูน แบบจำลองแสดงว่าก้อนหินที่กลิ้งมาถึงขอบหุบก็จะลอยข้ามหุบนั้นไปแล้วตกลงที่อีกขอบหุบอีกด้านหนึ่ง" แรมสลีย์อธิบาย

แบบจำลองนี้อธิบายลักษณะของร่องยาวบนโฟบอสได้หลายข้อ จึงเป็นการสนับสนุนทฤษฎีหินกลิ้งของเฮดได้เป็นอย่างดี แรมสลีย์ถึงกับเชื่อว่า หินกลิ้งน่าจะเป็นสาเหตุของร่องยาวบนโฟบอสทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมดเลยทีเดียว



ที่มา: