พลูโต โลก สองเรานั้นเหมือนกัน จริงหรือ ?

เนื้อเรื่อง

พลูโต  โลก สองเรานั้นเหมือนกันจริงหรือ ?


 นักดาราศาสตร์ต่างโต้เถียงกันถึงสถานภาพของดาวพลูโตมามากกว่าทศวรรษแล้วว่า มันควรจะเป็นดาวเคราะห์หรือไม่ ในตอนที่เราค้นพบดวงจันทร์แครอน ดาวบริวารของดาวพลูโต มีเพียงดาวเคราะห์เท่านั้นที่จะมีดวงจันทร์บริวารได้ การที่พลูโตมีดาวบริวารจึงน่าจะจัดให้มันเป็นดาวเคราะห์
        ถึงตอนนี้ นักดาราศาสตร์ทราบแล้วว่า ดาวเคราะห์น้อยและวัตถุในแถบไคเปอร์ก็สามารถมีดาวบริวารได้ ดังนั้น การที่พบดวงจันทร์สองดวงใหม่ของดาวพลูโตก็ไม่ได้ช่วยให้ฐานะความเป็นดาวเคราะห์ของมัน มั่นคงขึ้นแต่อย่างใด แต่มันกลับช่วยเพิ่มความซับซ้อนที่น่าพิศวงให้กับระบบดาวพลูโตมากกว่า ความซับซ้อนที่เกี่ยวเนื่องกับกำเนิดดวงจันทร์ของโลก
        โลกกับดาวพลูโตมีความคล้ายกันในฐานะที่เป็นระบบดาวเคราะห์คู่ โลกและดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์เพียงสองดวงในระบบสุริยะของเราที่มีดวงจันทร์บริวารขนาดใหญ่เมื่อเทียบจากเส้นผ่านศูนย์กลางของ ดาวเคราะห์เอง


ดาวเคราะห์คู่
ดวงจันทร์ของโลกมีมวลคิดเป็น 1/80 ของมวลโลก ส่วนแครอนดวงจันทร์ดวงใหญ่ของพลูโต มีมวลราว 1/10 ของมวลพลูโต เทียบกับดาวก๊าซยักษ์อย่างดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ยูเรนัส และเนปจูนแล้ว ดวงจันทร์ของดาวก๊าซยักษ์เหล่านี้มีมวล 1/10,000 ของดาวเคราะห์ก๊าซ ดวงจันทร์หลักๆ ของดาวเคราะห์ก๊าซเหล่านี้เกิดขึ้นจากจานมวลสารที่มาเกาะรวมตัวกัน คล้ายๆ กับการกำเนิดของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์นั่นเอง
        เมื่อปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบดวงจันทร์ของดาวพลูโตเพิ่มขึ้นอีกสองดวง ดวงจันทร์ที่พบใหม่นี้ยิ่งทำให้ความเหมือนกันระหว่างโลกกับพลูโตหนักแน่นขึ้น นักดาราศาสตร์เชื่อว่า ดวงจันทร์ของโลก เกิดขึ้นจากการที่มีวัตถุขนาดราวๆ ดาวอังคารพุ่งเข้าชนกับโลก ซึ่งเหตุการณ์นี้น่าจะเกิดขึ้นกับพลูโตเช่นกัน
        ดวงจันทร์ดวงเล็กที่พบใหม่ของดาวพลูโตนั้น มีวงโคจรค่อนข้างเป็นวงกลม และจัดเรียงตัวอยู่ในระนาบโคจรเดียวกันกับดวงจันทร์แครอน   ซึ่งไม่น่าจะเกิดขึ้นหากดวงจันทร์นี้เกิดจากวัตถุที่โคจรผ่านเข้ามาแล้วโดนแรงดึงดูดของดาวพลูโตจับไว้ใน  วงโคจร ตรงกันข้ามมันควรจะเกิดขึ้นจากการชนครั้งเดียวกันกับที่ทำให้เกิดดวงจันทร์แครอนนั่นเอง
        ทั้งนี้ นักดาราศาสตร์คิดว่า ดวงจันทร์แครอนเกิดจากการชนของวัตถุขนาดพอๆ กับดาวพลูโตเองหลังจากการก่อตัวของดาวพลูโตไม่นาน เศษชิ้นส่วนจากการชนได้ลอยอยู่ในอวกาศแล้วรวมตัวเกิดเป็นดวงจันทร์แครอนและรวมทั้งดวงจันทร์ขนาด เล็กดวงอื่นด้วย วงโคจรของดวงจันทร์ที่เกิดขึ้นด้วยกระบวนการนี้จะเป็นรูปวงกลมอย่างรวดเร็ว คือใช้เวลาไม่ กี่ร้อยล้านปี ดวงจันทร์สองดวงใหม่ของดาวพลูโตต่างโคจรในระนาบโคจร เดียวกันกับวงโคจรของแครอน สิ่งนี้นับเป็นหลักฐานสำคัญที่ว่า ดวงจันทร์ทั้งสามดวงมีต้นกำเนิดร่วมกัน


อาณาจักรแห่งการชน

 ก่อนหน้าที่ยานอะพอลโลจะไปเยือนดวงจันทร์ นักวิทยาศาสตร์ขาดข้อมูลที่จะนำมาพิจารณาความเป็นไปได้ของทฤษฎีกำเนิดดวงจันทร์แบบต่างๆ แต่ต่อมา แนวคิดต่างๆ ล้วนพุ่งไปที่ทฤษฎีดวงจันทร์กำเนิดจากการชนของวัตถุขนาดเท่าๆ กับ ดาวอังคาร ก้อนหินตัวอย่างจากดวงจันทร์ที่โครงการอะพอลโลนำกลับมาแสดงให้เห็นว่า มวลสารประเภทเดียวกันนั้นก็พบได้ในเปลือกโลก
        การจำลองแบบด้วยคอมพิวเตอร์ยังทำให้นักดาราศาสตร์ตระหนักดีว่า ในยุคแรกๆ ของระบบสุริยะนั้น มีการเกิดขึ้นอย่างมากมายของดาวเคราะห์ต้นกำเนิด (protoplanetary object) ซึ่งมีมวลสารในการกำเนิดดาวเคราะห์ทั้งหลายแถวๆ ด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ของดาวพฤหัสบดี วัตถุเหล่านี้บางส่วน น่าจะมีขนาดใหญ่เท่ากับดาวอังคาร และมันก็มีส่วนประกอบเช่นเดียวกับสัดส่วนของสารต่างๆ ของโลก
        ในขณะที่ทฤษฎีดวงจันทร์จากการชนได้รับการยอมรับมากขึ้น นักดาราศาสตร์ก็ค้นพบดวงจันทร์แครอน เมื่อ พ.ศ. 2521 ต่อมาไม่นาน ก็มีการตั้งข้อสังเกตว่า แครอนน่าจะมีกำเนิดแบบเดียวกันกับดวงจันทร์ ของโลก และหลังจากนั้นก็มีการ ค้นพบวัตถุน้ำแข็งที่ระยะเดียวกัน กับตำแหน่งของดาวพลูโตซึ่งถือเป็นข้อพิสูจน์การมีอยู่ของแถบไคเปอร์ และด้านในของแถบไคเปอร์ก็ได้รับอิทธิพลจากแรงดึงดูดของดาวเนปจูนในทำนองเดียวกันกับที่แรงดึงดูดของดาวพฤหัสบดีมีผลต่อขอบนอกของแถบดาวเคราะห์น้อย ซึ่งอาจทำให้วัตถุต่างๆ ในแถบไคเปอร์หลุดออกมาได้
        แม้ว่าการชนกันของวัตถุที่อยู่กันอย่างหนาแน่นในระบบสุริยะยุคแรกๆ จะเป็นเรื่องธรรมดา แต่นักดาราศาสตร์ไม่แน่ใจว่าความถี่ของปรากฏการณ์นี้มีมากเพียงใดในแถบไคเปอร์ยุคแรกๆ ที่น่าจะมีความหนาแน่นแออัดของวัตถุต่างๆ อยู่มาก กุญแจสำคัญสำหรับเรื่องนี้น่าจะอยู่ที่ความเข้าใจเรื่องราวของพลูโตและ แครอนเอง


บริวารหลายดวง

นักดาราศาสตร์ได้ประมาณเอาไว้ว่า วัตถุในแถบไคเปอร์อย่างน้อยสิบเปอร์เซ็นต์เป็นระบบดาวเคราะห์คู่ซึ่งเกือบทั้งหมดเกิดขึ้นจากการ จับกันระหว่างวัตถุสองชิ้นด้วยแรง ดึงดูด แต่ก็มีการค้นพบวัตถุในแถบไคเปอร์ที่มีดวงจันทร์สองดวง เช่น ดวงจันทร์ดวงที่สองของ 2003 EL61 ซึ่งมีขนาดราวหนึ่งในสามของมวลพลูโต
        วัตถุที่มีขนาดใกล้เคียงกับพลูโตอาจจะเป็นระบบดาวเคราะห์หลายดวงก็ได้ ถ้าดวงจันทร์ของมันเกิดขึ้นจากการชนจริง ก็อาจจะมีดวงจันทร์ขนาดเล็กกว่าที่ยังตรวจหาไม่พบ  แต่ถึงตอนนี้ พลูโตเป็นเพียงดาวเคราะห์ดวงเดียวของระบบดาวเคราะห์สี่ดวง
        นักดาราศาสตร์ได้ใช้ความพยายามหลายปีในการจำลองแบบด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับการชนระหว่างวัตถุขนาดเดียวกัน โดยงานของ รอบิน แคนูป (Robin Canup) เป็นงานที่ใหม่และมีรายละเอียดที่สุด แคนูปทำงานอยู่กับสถาบันวิจัยเซาท์เวสต์ ในโบลเดอร์ โคโลราโด แบบจำลองที่จะทำให้เข้าใจดวงจันทร์ของดาวพลูโตและดวงจันทร์อื่นในแถบไคเปอร์ก็คือแบบจำลองที่วัตถุ ที่พุ่งเข้าชนได้กินมวลสารของวัตถุที่ถูกชนแล้วยังทำให้มวลสารกระเด็นหลุดออกไปในอวกาศด้วย
        แบบจำลองการชนบางแบบแสดงให้เห็นการเกิดจานมวลสารที่มีเนื้อสารสักสองสามเปอร์เซ็นต์ของมวลดาวเคราะห์ตรงกลาง จานนี้ได้ขยายออกไปในอวกาศมากเกินกว่าที่ผลของแรงดึงดูดจะทำให้มันแผ่กระจายไปในจานมวลสารในลักษณะเดียวกันกับวงแหวนของดาวเสาร์ แต่เศษมวลสารนี้ได้เกาะกลุ่มกันอย่างรวดเร็วกลายเป็นวัตถุชิ้นใหม่ที่โคจรไปรอบดาวเคราะห์ตรงกลาง
        จนถึง พ.ศ. 2544 การจำลองแบบได้ให้รายละเอียดมากพอที่จะแสดงให้เห็นว่า การชนกับวัตถุขนาดเท่าดาวอังคารเพียงครั้งเดียวในช่วงระยะสุดท้ายของการก่อตัวของโลกเกี่ยวพันกับลักษณะทางเคมีของดวงจันทร์ โดยเฉพาะองค์ประกอบที่เกี่ยวกับธาตุเหล็ก การจำลองแบบนี้ยังอธิบายเรื่องของมวลและโมเมนตัม เชิงมุมในระบบโลก-ดวงจันทร์ได้ด้วย
        แคนูปยังได้สร้างแบบจำลองล่าสุดสำหรับเหตุการณ์การชนของดาวพลูโตซึ่งเกิดจากวัตถุในแถบไคเปอร์ขนาดเท่ากันสองดวงด้วย ในการจำลองแบบอันหนึ่ง ขณะที่แก่นดาวได้หลอมรวมกัน แขนของเศษชิ้น ส่วนจากการชนจะเหยียดยื่นยาวออกไปเหมือนแขนกังหัน แล้วก่อตัวเป็นวงแหวนรอบดาวเคราะห์ตรงกลางไว้ ส่วนการจำลองแบบอีกอันหนึ่ง ดวงจันทร์ที่ไม่แตกสลายไปจากการชน และมีมวลราว 12 เปอร์เซ็นต์ของมวลดาวเคราะห์ได้หลุดออกไปอยู่ในวงโคจรรอบดาวเคราะห์
        และดวงจันทร์ดวงเล็กอีกสอง ดวงของพลูโตก็น่าจะเกิดขึ้นพร้อมกันจากการชนนี้ ถ้าดวงจันทร์ดวงเล็กเกิดขึ้นจากการจับเอาวัตถุอวกาศเข้าสู่วงโคจรรอบดาวพลูโต วงโคจรของมันก็ควรจะมีความรีมาก เวลาไม่กี่พันล้านปีจะไม่เพียงพอที่จะทำให้วงโคจรของมันเป็นรูปวงกลมได้ขนาดนี้ นอกจากนั้น ถ้ามันเป็นวัตถุที่โดนจับไว้ ระนาบโคจรของมันก็ไม่ควรจะอยู่ในระนาบเดียวกับวงโคจรของแครอน เนื่องจากการที่วัตถุจะเปลี่ยนระนาบโคจรนั้นจะต้องใช้พลังงานสูงมาก
        เป็นไปได้อีกด้วยว่า อาจจะมี ดวงจันทร์ดวงเล็กๆ ดวงอื่นอีกที่เกิดขึ้นจากการชนครั้งนั้น แต่เรายังไม่อาจ ตรวจหาได้พบ หรือบางทีวงโคจรของมันอาจมีเสถียรภาพไม่พอจนทำให้มันพุ่งเข้าชนพลูโตหรือแครอนไปแล้ว ดวงจันทร์ดวงอื่นที่เกิดขึ้นพร้อมกับดวงจันทร์ของโลกก็อาจประสบชะตากรรมเช่นเดียวกันนี้ มันอาจจะพุ่งเข้าชนโลกหรือดวงจันทร์ของเรา และเป็นไปได้ด้วยว่ามันอาจจะเข้าสู่วงโคจรรอบดวงอาทิตย์แทนเพราะโลกอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ (เช่นเดียว กับกรณีที่ชิ้นส่วนจรวดในโครงการอะพอลโล 12 หลุดจากวง-โคจรรอบโลกไปสู่วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ก่อนจะโดนแรงดึงดูดของโลกดึงกลับมาอีกครั้ง) 


วงแหวนพลูโต

ชิ้นส่วนเล็กๆ ในแถบไคเปอร์ได้พุ่งเข้าชนดวงจันทร์ดวงเล็กของดาวพลูโตอยู่ตลอดเวลา การชนนี้อาจก่อให้เกิดฝุ่นผงมากเพียงพอที่จะทำให้เกิดวงแหวนชั่วคราวรอบดาวพลูโตได้ นักดาราศาสตร์ใช้กล้องฮับเบิลตรวจพบเหตุการณ์เยี่ยงนี้มาแล้วที่ดาวยูเรนัส ซึ่งวงแหวนวงนอกได้รับมวลสารเพิ่มเติมมาจากดวงจันทร์แม็บ (Mab) ซึ่งเป็นดวงจันทร์ดวงใหม่ที่เพิ่งค้นพบของยูเรนัส วงแหวนหรือวงแหวนที่ไม่เต็มวงรอบดาวพลูโตอาจมีผลกระทบต่อการโคจรของยาน นิวฮอไรซอนส์ ที่จะเดินทางไปสำรวจระบบดาวพลูโตใน พ.ศ. 2558 ได้
        การโฉบผ่านดาวพลูโตของยานนิวฮอไรซอนส์น่าจะเป็นส่วนเติมเต็มความเข้าใจกำเนิดของดวงจันทร์ของโลก ความลับนี้ยังคงรอคอยให้เราไปเปิดเผยมันที่ขอบระบบสุริยะ ในช่วงหนึ่งทศวรรษจากนี้ไป

แปลและเรียบเรียงจาก Are Pluto and Earth two of a kind ? , Astronomy June 2006

แปลและเรียบเรียงจาก Are Pluto and Earth two of a kind ? , Astronomy June 2006