การบินโฉบผ่านดาวอังคารของยานเฮรา ได้มาซึ่งหลักฐานทฤษฎีการชนครั้งใหญ่ของดวงจันทร์ดีมอส

ดีมอสคือหนึ่งในสองบริวารของดาวอังคาร รูปร่างคล้ายมันฝรั่ง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 กิโลเมตร โคจรอยู่ห่างจากพื้นผิวของดาวอังคารประมาณ 24,000 กิโลเมตร ดีมอสมีขนาดเล็ก จึงไม่สามารถสำรวจจากกล้องโทรทรรศน์บนโลกได้ ยานไวกิ้งที่ส่งขึ้นโคจรรอบดาวอังคารในทศวรรษที่ 1970 ได้ถ่ายภาพพื้นผิวดวงจันทร์ดีมอสไว้ได้เป็นครั้งแรก จากการสำรวจได้พบว่าพื้นผิวของดวงจันทร์ดีมอสราบเรียบและเต็มไปด้วยฝุ่นปกคลุมหนากว่าโฟบอส (Phobos) ดวงจันทร์อีกดวงของดาวอังคารซึ่งเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตและรอยแตก จุดเด่นหลักอีกประการหนึ่งของดีมอสคือแอ่งขนาดใหญ่กว้าง 10 กิโลเมตรบริเวณขั้วใต้ ซึ่งมีลักษณะคล้ายอานม้าระหว่างภูเขา

แม้ดีมอสและโฟบอสจะเป็นบริวารของดาวเคราะห์ใกล้โลกอย่างดาวอังคาร แต่กลับมีการศึกษาน้อยมากเมื่อเทียบกับดวงจันทร์อื่น ๆ ในระบบสุริยะ หนึ่งในเหตุผลคือขนาดที่เล็ก ยากต่อการสังเกตจากบนโลก และวงโคจรที่ขนานกับเส้นศูนย์สูตร ทำให้ยานอวกาศที่ออกแบบมาเพื่อการสำรวจพื้นผิวของดาวอังคารในวงโคจรลักษณะตัดขั้วเหนือใต้ (polar orbit) ยากที่จะสำรวจดวงจันทร์ทั้งสองดวง ดังนั้นเมื่อยานเฮราที่มีภารกิจเดินทางไปยังระบบดาวเคราะห์น้อยดิไดมอส (Didymos) ต้องอาศัยการเร่งความเร็วจากการใช้แรงเหวี่ยงของดาวอังคาร นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่าเส้นทางการบินโฉบผ่านดาวอังคารจะผ่านหน้าดวงจันทร์ดีมอสพอดี จึงออกแบบกระบวนการสำรวจดวงจันทร์ดีมอสเพื่อที่จะเป็นการทดสอบระบบอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ของยานและเป็นการเก็บข้อมูลของดวงจันทร์ที่มีการสำรวจน้อยครั้งดวงนี้

สำหรับแอ่งบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ดีมอสนั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเกิดจากการพุ่งชนครั้งใหญ่โดยดาวเคราะห์น้อยเพียงครั้งเดียว จนทำให้สภาพพื้นผิวของดวงจันทร์นั้นเป็นหลุมขนาดใหญ่และทิ้งร่องรอยของฝุ่นปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของดวงจันทร์

ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ซอฟต์แวร์จำลองการพุ่งชนความละเอียดสูงโดยใช้รายละเอียดที่ได้จากการบินโฉบ เพื่อพยายามสร้างเหตุการณ์ที่รุนแรงแต่ไม่ถึงขั้นทำลายล้างดวงจันทร์ดวงนี้ขึ้นมาใหม่ในรูปแบบที่สอดคล้องกับสภาพของดีมอสที่เห็นในปัจจุบัน การสร้างแบบจำลองดวงจันทร์ดีมอสในครั้งนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้พื้นฐานการจำลองด้วยการใช้อนุภาคขนาดเล็กนับล้านยึดโยงกันภายใต้กฎฟิสิกส์ ทั้งแรงโน้มถ่วง ความยืดหยุ่นของวัสดุ และแรงยึดเหนี่ยว เพื่อสร้างแบบจำลองที่สมจริงที่สุดขึ้นมา การจำลองการชนแต่ละครั้งใช้เวลาในการประมวลผลเป็นระยะเวลาประมาณหนึ่งสัปดาห์ และผ่านการจำลองมากกว่าหนึ่งร้อยครั้ง

ผลลัพธ์ที่สอดคล้องมากที่สุดคือการพุ่งชนแบบเฉียงที่มุมประมาณ 45 องศา จากดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่มีความกว้าง 320 เมตร ซึ่งพุ่งชนดวงจันทร์ด้วยความเร็วสูง แทนที่จะทำให้ดีมอสแตกสลาย การชนกลับขุดลึกลงไปจนเกิดเป็นแอ่งกว้างที่ขั้วใต้ พร้อมกับสาดเศษซากวัสดุจำนวนมากออกไปทั่วพื้นผิว

ผลกระทบหลังการพุ่งชนนั้น เศษซากส่วนใหญ่ตกกลับมายังพื้นผิวของดวงจันทร์ดีมอส ก่อตัวเป็นชั้นหินและฝุ่นหลวม ๆ ที่เรียกว่าเรโกลิท (regolith) ห่มคลุมลักษณะพื้นผิวเดิมหลายแห่งทั่วทั้งดวงจันทร์ บางแห่งมีความลึกมากกว่า 200 เมตร

อีกทั้งข้อมูลสเปกโตรสโกปีจากยานเฮรายืนยันการมีอยู่ของหลุมอุกกาบาตโบราณที่ถูกฝังอยู่ใต้ชั้นฝุ่นเหล่านี้ ซึ่งถูกอุดจนเรียบเนียนราวกับได้รับการเติมเต็มด้วยตะกอน

การที่หลุมอุกกาบาตเดิมยังคงรอดพ้นจากคลื่นกระแทก (shockwaves) บ่งชี้ว่าโครงสร้างภายในของดีมอสมีความพรุนสูง คล้ายคลึงกับกองเศษหิน (rubble-pile) โครงสร้างที่มีช่องว่างระดับอนุภาคนี้ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับแรงกระแทกชั้นดี (dampening) ทำให้พลังงานจลน์ไม่กระจายตัวไปทำลายโครงสร้างทั้งหมดของดวงจันทร์จนแตกสลาย ซึ่งเป็นลักษณะโครงสร้างที่คล้ายกับดาวเคราะห์น้อยหลาย ๆ ดวง

ถึงแม้คำอธิบายโครงสร้างของดวงจันทร์ดีมอสที่คล้ายกับดาวเคราะห์น้อยนี้จะไม่ได้หมายความว่าดวงจันทร์ดวงนี้เป็นดาวเคราะห์น้อยที่หลุดเข้ามาในวงโคจรของดาวอังคาร แต่ก็แปลความได้ว่าอาจก่อตัวขึ้นด้วยวิธีที่คล้ายกัน จึงมีคุณสมบัติที่เทียบเคียงกันได้ นี่คือผลลัพธ์แรกจากหลากหลายผลลัพธ์ที่แสดงให้เห็นว่า การวางแผนปรับให้ยานเฮราบินเฉียดดาวอังคารเพื่อเข้าใกล้ดวงจันทร์ดีมอสนั้น คุ้มค่าเป็นอย่างยิ่งในแง่ของวิทยาศาสตร์

องค์ความรู้จากแบบจำลองนี้ไม่เพียงอธิบายอดีตของดีมอส แต่ยังเป็นรากฐานสำคัญสำหรับการวางแผนภารกิจอวกาศในอนาคต โดยเฉพาะภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของดาวอังคาร (Martian Moons eXploration หรือ MMX) ขององค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ที่กำลังจะเกิดขึ้น ตลอดจนการสนับสนุนข้อมูลเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีปกป้องโลกจากภัยคุกคามของดาวเคราะห์น้อยในภารกิจในอนาคต

ยานเฮรามีเป้าหมายที่จะไปสำรวจระบบดาวเคราะห์น้อย Didymos เพื่อสำรวจผลกระทบหลังจากภารกิจ DART ที่พุ่งชนดาวเคราะห์น้อยบริวาร Dimorphos และจะเดินทางไปถึงภายในเดือนพฤศจิกายน 2026 เพื่อนำข้อมูลมาวิเคราะห์ต่อไป

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : ESA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech