สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดวงจันทร์มีอายุมากกว่าที่คิด

ดวงจันทร์มีอายุมากกว่าที่คิด

3 ส.ค. 2562
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดวงจันทร์เป็นบริวารเพียงดวงเดียวของโลก ทฤษฎีกำเนิดดวงจันทร์ที่เป็นที่ยอมรับกันในปัจจุบันอธิบายว่า เมื่อนานมาแล้ว ได้เกิดมีวัตถุขนาดเท่าดาวอังคารดวงหนึ่งพุ่งเข้าชนโลกเมื่อนานมาแล้ว วัตถุดวงนี้มีชื่อว่า "เทีย" ผลจากการชน เศษของเทียและเนื้อโลกบางส่วนหลุดกระเด็นออกมาเป็นสายและโคจรรอบโลก เมื่อเวลาผ่านไปนานเข้า เศษเนื้อดาวเหล่านั้นค่อย ๆ มาเกาะกันเป็นก้อน และพอกพูนจนใหญ่ขึ้นจนกลายมาเป็นดวงจันทร์เช่นในปัจจุบัน

เทียพุ่งชนเมื่อใดไม่มีใครทราบ แต่นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่า ดวงจันทร์น่าจะเกิดขึ้นเมื่อ 150 ล้านปีหลังจากระบบสุริยะกำเนิดขึ้น 

แต่การศึกษาเมื่อไม่นานมานี้ พบว่าดวงจันทร์อาจเกิดก่อนหน้านั้นมาก 

งานวิจัยนี้ทำโดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันธรณีวิทยาและวิทยาแร่ของมหาวิทยาลัยโคโลญ ซึ่งได้ศึกษาตัวอย่างดินดวงจันทร์ที่เก็บมาจากภารกิจต่าง ๆ ในโครงการอะพอลโลเมื่อ 50 ปีก่อน 

การศึกษานี้มีความสำคัญมาก เพราะการเข้าใจอายุของดวงจันทร์ จะช่วยให้เข้าใจอายุของโลก รวมถึงการกำเนิดโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นด้วย นอกจากนี้การศึกษาเรื่องนี้จะต้องทำกับตัวอย่างจากดวงจันทร์เท่านั้น เนื่องจากพื้นผิวของดวงจันทร์แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงนับจากที่กำเนิดขึ้น หินที่เก็บได้จากพื้นผิวดวงจันทร์จึงเป็นหินดั้งเดิมที่เก็บบันทึกการกำเนิดของดวงจันทร์เอาไว้ ในขณะที่พื้นผิวโลกมีการหมุนเวียนโดยกระบวนการต่าง ๆ ทางธรณีวิทยาตลอดเวลา จึงมิอาจสืบสาวเรื่องราวอดีตของโลกจากหินไปได้ไกลมากนัก

หัวใจของการศึกษาครั้งนี้อยู่ที่การวัดสัดส่วนปริมาณระหว่างธาตุหายากสองชนิด คือ แฮฟเนียม (Hf) กับทังสเตน (W) ที่อยู่ในส่วนต่าง ๆ ของดวงจันทร์ที่มีอายุต่างกัน 

การชนโลกของเทียทำให้เกิดแมกมาสาดออกไปโดยรอบ ดวงจันทร์ที่เพิ่งเกิดขึ้นมาเป็นดวงอยู่ในสภาพของก้อนหินร้อนที่ปกคลุมไปด้วยแมกมา ต่อมาเมื่อแมกมาเย็นลงจึงกลายเป็นหินชนิดต่าง ๆ ซึ่งยังคงอยู่จนถึงปัจจุบัน การศึกษาหินเหล่านี้จะทำให้ทราบถึงการกำเนิดของดวงจันทร์ได้ พื้นที่ส่วนที่เคยเป็นทะเลแมกมา ปัจจุบันเรามองเห็นในรูปของพื้นที่คล้ำกว้างใหญ่หลายแห่งซึ่งมีชื่อเรียกว่า "ทะเล" 

แผนที่พื้นผิวดวงจันทร์แบบเส้นโครงทรงกระบอก แสดงพื้นที่ที่เป็น "ทะเล" ซึ่งเป็นบริเวณสีคล้ำ  (จาก U.S. Geological Survey in Flagstaff, Arizona)


แฮฟเนียม-182 จะสลายไปเป็นทังสเตน -182 การสลายตัวนี้ไม่ได้เกิดขึ้นตลอดเวลา แต่เกิดขึ้นเฉพาะขณะที่ระบบสุริยะมีอายุไม่ถึง 70 ล้านปีเท่านั้น การศึกษาตัวอย่างจากอะพอลโล พบว่าแมกมาบนดวงจันทร์ได้แข็งตัวเป็นหินไปก่อนหน้านั้นแล้ว ซึ่งอาจเกิดขึ้นเร็วถึง 50 ล้านปีหลังระบบสุริยะกำเนิด นั่นแสดงว่าการพุ่งชนของเทียต้องเกิดขึ้นก่อนหน้านั้น 

การชนของเทีย (ซ้าย) เข้าใส่โลกในยุคเริ่มต้น (ขวา) อาจมีสภาพเป็นเช่นนี้  (จาก Hagai Perets)


เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ตัวอย่างดินจากดวงจันทร์ที่นำมาจากลูกเรือของโครงการอะพอลโลเมื่อครึ่งศตวรรษก่อนยังคงให้ความรู้ ให้ความเข้าใจแก่นักดาราศาสตร์จนมองเห็นถึงต้นกำเนิดของดวงจันทร์ได้จนถึงปัจจุบัน

ลำดับขั้นตอนการกำเนิดดวงจันทร์ (จาก Wikimedia Commons)

ที่มา: