สมาคมดาราศาสตร์ไทย

เพลตเทกโตนิกบนดาวอังคาร

เพลตเทกโตนิกบนดาวอังคาร

1 พ.ค. 2542
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อวันที่ 29 เมษายน 2542 ยานมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์ได้พบหลักฐานใหม่ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนตัวของเปลือกดาวบนดาวอังคาร แสดงถึงลักษณะของดาวอังคารในยุคอดีตที่คล้ายคลึงกับโลกในยุคปัจจุบัน 

นักวิทยาศาสตร์ของโครงการมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์ ได้ใช้แมกนิโตมิเตอร์บนยานสำรวจพื้นผิวดาวอังคารและพบว่า มีสนามแม่เหล็กเป็นแถบ ๆ อยู่บนพื้นผิวดาวอังคาร แต่ละแถบจะมีขั้วแม่เหล็กสลับกัน เช่นเดียวกันกับที่พบตามท้องมหาสมุทรบนโลก 

บนโลกของเรา โดยปกติจะมีการเคลื่อนตัวแยกออกจากกันของเปลือกโลกที่บริเวณสันเขากลางมหาสมุทร ซึ่งเกิดมาจากแรงดันจากความร้อนใต้พิภพ บริเวณนี้จึงมีเปลือกโลกผืนใหม่ ๆ ดันขึ้นมาตลอดเวลา ในขณะเดียวกัน สนามแม่เหล็กของโลกก็มีการเปลี่ยนแปลงสลับขั้วเป็นบางครั้ง ลักษณะทิศทางของสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกของหินบนโลกด้วย ดังนั้นเปลือกโลกใหม่ที่เกิดขึ้นมาจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกนี้ จึงพาเอาข้อมูลเกี่ยวกับทิศทางของสนามแม่เหล็กในยุคอดีตขึ้นมาเปิดเผยด้วย ผลก็คือแถบของสนามแม่เหล็กโลกในบริเวณนี้ที่มีการสลับขั้วเป็นชั้น ๆ 

"การค้นพบนี้อาจปฏิวัติความเชื่อเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์สีแดงดวงนี้ก็ได้" ดร. แจ็ก คอนเนอร์นี จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด กล่าว "ถ้าริ้วของสนามแม่เหล็กบนดาวอังคารที่ค้นพบในครั้งนี้ เกิดจากการเคลื่อนตัวของเปลือกดาวอังคารจริง มันจะเป็นเสมือนกับรอยจารึกที่บอกเล่าเรื่องราวในยุคโบราณของดาวอังคารเมื่อครั้งยังมีเพลตเทกโตนิกอยู่ แต่อย่างไรก็ตาม เพลตเทกโตนิกบนดาวอังคารดูเหมือนกับว่าจะหยุดลงแล้ว ต่างจากบนโลกที่ยังคงมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา" 

ยังมีคำอธิบายอื่น ๆ ที่อธิบายสาเหตุของการเกิดแถบสนามแม่เหล็กนอกเหนือจากทฤษฎีเพลตเทกโตนิก เช่น เกิดจากแรงระเบิดของภูเขาไฟ ทำให้เกิดแรงดึงบนผิวของดาวจนทำให้แม่เหล็กเกิดการสลับขั้วเกิดขึ้น "เหมือนกับมีเรามีลูกโป่งทาสีลูกหนึ่ง บอลลูนนี้เปรียบเสมือนกับดาวอังคารและสีเป็นเปลือกดาวอังคาร เมื่อเราเป่าลมเพิ่มเข้าไปในลูกโป่ง สีที่เกาะอยู่บนลูกโป่งจะปริแตกออกเป็นริ้วเป็นแผ่น และขอบของแต่ละแผ่นก็จะเกิดการสลับทิศทางโดยอัตโนมัต" ดร. มาริโอ อะคูนา จากกอร์ดดาร์ดกล่าว 

มาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์ ใช้เทคนิคแอโรเบรกกิง ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้แรงเสียดทานของบรรยากาศดาวอังคารในการปรับวงโคจรให้เป็นวงกลม แต่ยานได้เกิดความผิดปกติเกี่ยวกับแผงสุริยะ จนทำให้วงโคจรมีการเปลี่ยนแปลงจากตำแหน่งที่วางเอาไว้ ผลจากความผิดพลาดนี้ ทำให้มาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์ต้องใช้เวลาในการปรับวงโคจรนานขึ้น และช่วงระยะเวลาปฏิบัติการของยานก็ต้องเลื่อนออกไปอีก ปี แต่ความผิดพลาดนี้ทำให้ระดับวงโคจรต่ำสุดของยานอยู่ต่ำกว่าที่วางแผนเอาไว้ นั่นหมายความว่า มาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์สามารถสำรวจและถ่ายภาพพื้นผิวดาวอังคารในระยะใกล้ขึ้น และได้ความละเอียดมากขึ้นด้วย ผลพลอยได้อันใหญ่หลวงนี้รวมถึงการค้นพบแถบสนามแม่เหล็กบนดาวอังคารในครั้งนี้ด้วย 

"ตามแผนเดิมที่วางเอาไว้ ยานมาร์สโกบอลเซอร์เวเยอร์จะโคจรที่ระดับความสูง 320 กิโลเมตร ที่ระดับนี้ แมกนิโตมิเตอร์จะได้รับสัญญาณรบกวนมากเกินไป และไม่สามารถเก็บรายละเอียดได้มากพอที่จะพบแถบแม่เหล็กนี้ได้ ถึงเราโชคไม่ดีนักในตอนเริ่มต้น แต่ก็ได้ค้นพบสิ่งที่เป็นรางวัลปลอบใจอันแสนจะคุ้มค่า" อะคูนากล่าว 

แถบแม่เหล็กนี้เกิดขึ้นในอดีตในช่วงที่ดาวอังคารมีสนามแม่เหล็กครอบคลุมทั่วทั้งดาว สนามแม่เหล็กนี้เกิดจากการเหนี่ยวนำของเหล็กหลอมเหลวภายในใจกลางดาว และสภาพภูมิประเทศของดาวอังคารในขณะนั้นก็มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเช่นเดียวกับโลก เมื่อแผ่นดินมีการเคลื่อนตัวอันเกิดจากแรงดันของหินหนืดใต้พิภพ จะเกิดแผ่นดินใหม่เกิดขึ้น และเมื่อหินหนืดนั้นแข็งตัว สภาพแม่เหล็กที่อยู่ในหินหนืดนั้นจึงค้างอยู่อย่างนั้น เมื่อเวลาผ่านไปเป็นเวลานาน ๆ สภาพของแกนเหล็กของดาวอังคารมีการเปลี่ยนแปลงและขั้วแม่เหล็กมีการสลับกัน การเปลี่ยนแปลงนี้จึงถูกบันทึกไว้บนแผ่นดินใหม่ด้วย แผ่นดินใหม่นี้จึงทำหน้าที่เหมือนกับเทปบันทึกข้อมูล หลังจากที่แกนเหล็กเย็นลงและแข็งตัว ซึ่งทำให้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กหยุดลง สนามแม่เหล็กของดาวอังคารจึงหายไป แต่สภาพแม่เหล็กที่อยู่ในเปลือกดาวยังคงค้างอยู่จนถึงทุกวันนี้ 

แผนที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยมาร์สโกลบัลเซอร์เวเยอร์นี้ยังช่วยไขปริศนาที่ว่า เหตุใดบริเวณที่ราบต่ำบนซีกดาวด้านเหนือจึงมีลักษณะราบเรียบและมีหลุมอยู่น้อย ต่างจากที่ราบสูงในซีกดาวด้านใต้ ซึ่งเต็มไปด้วยหลุมบ่อมากมาย จากแผนที่สนามแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่า บริเวณซีกดาวด้านเหนือมีสนามแม่เหล็กอยู่น้อยมาก แสดงว่าแผ่นดินบริเวณซีกดาวด้านเหนือเกิดขึ้นหลังจากที่การสร้างสนามแม่เหล็กได้หยุดลงแล้ว 

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กน่าจะหยุดลงเมื่อประมาณไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากที่ดาวอังคารได้กำเนิดขึ้น การหยุดนี้อาจเกิดจากการพุ่งชนของดาวเคราะห์น้อย และภูเขาไฟระเบิดจำนวนมากที่บริเวณซีกดาวด้านเหนือ ทำให้สนามแม่เหล็กในบริเวณนี้ถูกลบล้างไป และลาวาที่ไหลท่วมพื้นที่ทำให้ผิวดาวบริเรณนี้ราบเรียบกว่าบริเวณอื่น 

แผนที่นี้ยังแสดงพื้นที่ส่วนหนึ่งบริเวณที่ราบสูงทางด้านซีกใต้ของดาวอังคาร ที่อายุเก่าแก่ที่สุด บริเวณนี้เป็นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กเด่นชัดที่สุด แถบแม่เหล็กบริเวณนี้ส่วนใหญ่เรียงตัวกันในแนวตะวันออก-ตะวันตก มีความกว้างประมาณ 160 กิโลเมตรและยาวประมาณ 960 กิโลเมตร แถบที่ยาวที่สุดยาวถึง 1,920 กิโลเมตร 

นอกจากนี้ยังพบว่าแถบสนามแม่เหล็กของดาวอังคารกว้างกว่าของโลกสองเท่า อาจเกิดจากสองสาเหตุคือ อัตราการเคลื่อนของเปลือกดาวบนดาวอังคารสูงกว่าโลก หรืออาจเป็นเพราะอัตราการสลับขั้วของสนามแม่เหล็กดาวอังคารช้ากว่าโลก ทำให้แถบสนามแม่เหล็กถูกบันทึกลงบนแผ่นดินเป็นแนวกว้างก่อนที่จะมีการสลับขั้วนั่นเอง

ภาพเปรียบเทียบสนามแม่เหล็กดาวอังคารกับสนามแม่เหล็กโลก สนามแม่เหล็กโลกจะครอบคลุมทั่วทั้งใบ แต่สนามแม่เหล็กของดาวอังคารจะมีเฉพาะพื้นที่ ภาพโดย Mario Acuna, Jack Connerney, Chris Meaney

ภาพเปรียบเทียบสนามแม่เหล็กดาวอังคารกับสนามแม่เหล็กโลก สนามแม่เหล็กโลกจะครอบคลุมทั่วทั้งใบ แต่สนามแม่เหล็กของดาวอังคารจะมีเฉพาะพื้นที่ ภาพโดย Mario Acuna, Jack Connerney, Chris Meaney

ขวา: ภาพในจินตนาการของศิลปิน ที่แสดงถึงกระบวนการสร้างริ้วสนามแม่เหล็กบนเปลือกของดาวอังคารในยุคโบราณ ซ้าย: ลูกศรสีน้ำเงินและเข็มทิศแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก ส่วนสีเหลืองส้มแสดงบริเวณที่เป็นหินหลอมเหลว (แมกมา) ใต้ผิวดาว แถบสีแดงและน้ำเงินคือเปลือกดาวที่มีสภาพเป็นแม่เหล็ก ที่อยู่ทางสองด้านของจุดศูนย์กลางการงอกของแมกมา

ขวา: ภาพในจินตนาการของศิลปิน ที่แสดงถึงกระบวนการสร้างริ้วสนามแม่เหล็กบนเปลือกของดาวอังคารในยุคโบราณ ซ้าย: ลูกศรสีน้ำเงินและเข็มทิศแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก ส่วนสีเหลืองส้มแสดงบริเวณที่เป็นหินหลอมเหลว (แมกมา) ใต้ผิวดาว แถบสีแดงและน้ำเงินคือเปลือกดาวที่มีสภาพเป็นแม่เหล็ก ที่อยู่ทางสองด้านของจุดศูนย์กลางการงอกของแมกมา

แผนที่สนามแม่เหล็กด้านซีกใต้ของดาวอังคารใกล้กับบริเวณ เทรา ชิมเมเรีย (Terra Cimmeria) และ เทรา ซิเรนุม (Terra Sirenum)

แผนที่สนามแม่เหล็กด้านซีกใต้ของดาวอังคารใกล้กับบริเวณ เทรา ชิมเมเรีย (Terra Cimmeria) และ เทรา ซิเรนุม (Terra Sirenum)

ที่มา: