หลักฐานสนับสนุนทฤษฎีสร้างดวงจันทร์ของโลก

      นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอแนวคิดหลากหลายว่าดวงจันทร์ของโลกก่อตัวขึ้นได้อย่างไร แต่ทฤษฎีนำงานหนึ่งก็คือ ทฤษฎีการชนครั้งใหญ่(Giant Impact theory) สงสัยว่าเมื่อโลกยังเป็นดาวเคราะห์อายุน้อย และเพิ่งจะเริ่มต้นก่อตัวขึ้น มันก็ถูกชนโดยดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัวอีกดวงซึ่งมีขนาดพอๆ กับดาวอังคารที่เรียกว่า ธีอา(Theia) ซึ่งอยู่ไม่ไกล การชนเป็นสาเหตุให้ดาวเคราะห์ทั้งสองถูกเชือนเป็นก้อนก๊าซ, แมกมา และธาตุทางเคมีก่อนที่จะกลับมาก่อตัวใหม่กลายเป็นวัตถุอย่างที่เรารู้จักในทุกวันนี้ว่าเป็นโลกและดวงจันทร์

ภาพจากศิลปินแสดงการชนระหว่างดาวเคราะห์ทารกขนาดพอๆ กับดาวอังคารที่เรียกว่า ธีอา(Theia) กับโลกที่กำลังก่อตัวอยู่ เศษซากการชนสาดออกสู่อวกาศและรวมตัวกลายเป็นดวงจันทร์

      แต่ก็ยังมีความแตกต่างอย่างมากมายในองค์ประกอบธาตุปัจจุบันของโลกและดวงจันทร์โดยไม่ทราบสาเหตุ ซึ่งงานวิจัยใหม่ที่นำทีมโดย Justin Simon นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นาซาและ Tony Gargano นักศึกษา ทั้งคู่มาจากแผนกวิทยาศาสตร์การสำรวจและการวิจัยดาราวัสดุศาสตร์ของนาซา ที่ศูนย์อวกาศจอห์นสัน ในฮุสตัน นำงานวิจัยซึ่งเผยแพร่ผลสรุปในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences 

      ทีมวิจัยได้พบหลักฐานสำหรับทฤษฎีการชนเมื่อพวกเขาทำการศึกษาเพื่อให้เข้าใจความแตกต่างในองค์ประกอบเคมีระหว่างหินของโลกและดวงจันทร์ ตัวอย่างจากดวงจันทร์มาจากหินที่รวบรวมโดยปฏิบัติการอพอลโลเมื่อ 50 ปีก่อน และเก็บรักษาไว้เพื่องานวิจัยในอนาคต เมื่อมีเทคนิคและเครื่องมือใหม่ๆ นักวิจัยมุ่งเป้าไปที่ปริมาณและชนิดของคลอรีนที่พบในหิน พวกเขาเลือกคลอรีนก็เพราะมันเป็นธาตุที่ระเหยง่าย(volatile element) ซึ่งหมายความว่า มันระเหยที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ และการตามรอยมันก็เป็นเรื่องที่มีประโยชน์ในการเข้าใจการก่อตัวดาวเคราะห์ คลอรีนปรากฏเป็น 2 รูปแบบที่เสถียรคือ เบา และหนัก คำว่าหนักและเบา ใช้เพื่ออธิบายสารเคมีที่มีโครงสร้างอะตอมที่แตกต่างกันซึ่งเรียกว่า ไอโซโทป(isotopes) ซึ่งมีจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างไอโซโทปของคาร์บอน(C) ที่พบในธรรมชาติ แต่ละไอโซโทปที่แตกต่างกันคือ จำนวนของนิวตรอนในนิวเคลียส 

      สิ่งที่พวกเขาพบก็คือหินดวงจันทร์มีคลอรีนหนักในความเข้มข้นที่สูงกว่า ในขณะที่หินบนโลกอุดมด้วยคลอรีนเบามากกว่า คลอรีนหนักนั้นมีความยืดหยุ่นต่อการเปลี่ยนแปลงและเสถียร แต่คลอรีนเบาไวต่อปฏิกิริยามากกว่าและตอบสนองต่อแรงมากกว่า ในแบบจำลองการชนครั้งใหญ่ ทั้งก้อนโลกและดวงจันทร์เริ่มต้นมีส่วนผสมคลอรีนหนักและเบาในระดับหนึ่ง แต่เมื่อทั้งสองชนกัน โลกยังสามารถเกาะเป็นก้อนอยู่ได้ ในขณะที่ชิ้นส่วนที่แตกกระจายออกสู่อวกาศ ไปรวมกลุ่มกันก่อตัวเป็นดวงจันทร์ ชิ้นส่วนเหล่านี้มีไอโซโทปคลอรีนหนักและเบาที่ผสมรวมกัน แต่ก็เริ่มเปลี่ยนแปลงเมื่อโลกซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า มีแรงโน้มถ่วงมากกว่า จะเป็นตัวกำกับกระบวนการและดึงคลอรีนเบาซึ่งระเหยได้ง่ายกว่าเข้าหาตัวมันเอง ทิ้งให้ดวงจันทร์ขาดแคลนคลอรีนเบาและธาตุอื่นๆ ที่ระเหยได้ง่ายกว่าด้วย จากการตรวจสอบที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำ นี่เป็นสิ่งที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นจริงๆ เป๊ะ

     และเมื่อทำการตรวจสอบไขว้ Simon และ Gargano ได้วิเคราะห์ตัวอย่างหินเพื่อหาความแตกต่างของธาตุอื่นๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของธาตุในตระกูลเดียวกับคลอรีน ที่เรียกว่า ฮาโลเจน(halogens) พวกเขาเห็นว่าธาตุกลุ่มที่ระเหยได้ง่ายนี้สูญหายไปจากดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่เห็นรูปแบบความแตกต่างในธาตุกลุ่มฮาโลเจน ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นจากบางสิ่งที่เกิดขึ้นในเวลาต่อมาระหว่างโลกกับดวงจันทร์ นี่หมายความว่า องค์ประกอบคลอรีนเบาของดวงจันทร์ และปริมาณฮาโลเจนเปรียบเทียบจะต้องถูกกำหนดไว้ตั้งแต่ช่วงต้นๆ แล้ว การสูญหายของคลอรีนจากดวงจันทร์น่าจะเกิดขึ้นในระหว่างเหตุการณ์ที่มีพลังงานและความร้อนสูง ซึ่งชี้ไปถึงทฤษฎีการชนครั้งใหญ่ Gargano กล่าว

ธาตุกลุ่มฮาโลเจน(Halogens) เป็นธาตุหมู่ 7 ในตารางธาตุ ประกอบด้วย ฟลูออรีน, คลอรีน, โบรมีน, ไอโอดีน และแอสทาทีน 

      งานวิจัยนี้ได้เพิ่มหลักฐานให้กับกองภูเขาหลักฐานทางเคมีที่สนับสนุนทฤษฎีการชนครั้งใหญ่ที่ถูกเสนอเมื่อหลายทศวรรษก่อน ยกตัวอย่างเช่น การศึกษางานหนึ่งที่เผยแพร่เมื่อเดือนมีนาคมปีนี้ ใช้การตรวจสอบไอโซโทปออกซิเจนด้วยความแม่นยำสูงเพื่อแสดงว่าหินของโลกและดวงจันทร์อาจจะมีความแตกต่างจากกันและกันมากกว่าที่เคยคิดไว้

 

แหล่งข่าว spaceref.com : new evidence that two planets collided to form the Moon    
                space.com : “Giant impact” theory of moon’s formation gets another boost