ชิ้นส่วนจากวงโคจรโลกที่วงโคจรของดาวอังคาร

     ทีมนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นานาชาติที่นำโดยนักดาราศาสตร์ที่หอสังเกตการณ์อาร์มาช์ ได้พบดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งที่เดินทางตามหลังดาวอังคารด้วยองค์ประกอบที่คล้ายกับองค์ประกอบดวงจันทร์อย่างมาก ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้อาจจะเป็นเศษซากชิ้นส่วนโบราณที่มีอายุย้อนกลับไปได้ถึงการชนครั้งใหญ่ที่ก่อตัวดวงจันทร์และดาวเคราะห์หินอื่นๆ ในระบบสุริยะอย่างดาวอังคารและโลก งานวิจัยซึ่งเผยแพร่ในวารสาร Icarus ยังมีนัยสำคัญต่อการค้นหาวัตถุดึกดำบรรพ์ที่มีความเกี่ยวข้องกับดาวเคราะห์ของเรา

ตำแหน่งของดาวเคราะห์น้อยในส่วนต่างๆ ของระบบสุริยะ

      ดาวเคราะห์น้อยทรอย(Trojans) เป็นดาวเคราะห์น้อยกลุ่มหนึ่งที่เดินตามดาวเคราะห์ในวงโคจรราวกับฝูงแกะที่อาจจะเดินตามคนเลี้ยงแกะ โดยดักอยู่ในที่หลบภัยทางแรงโน้มถ่วงที่ 60 องศาอยู่ด้านหน้า และหลังดาวเคราะห์ พวกมันมีความน่าสนใจอย่างมากต่อนักวิทยาศาสตร์เมื่อพวกมันเป็นตัวแทนของวัสดุสารที่เหลืออยู่จากการก่อตัวและวิวัฒนาการช่วงต้นของระบบสุริยะ มีทรอยหลายพันดวงที่พบอยู่ตามวงโคจรของดาวพฤหัสฯ และเมื่อขยับเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น นักดาราศาสตร์ก็พบทรอยของดาวอังคารจำนวนหนึ่งด้วย

     ทีมซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์จากอิตาลี, บัลกาเรีย และสหรัฐฯ และนำโดยหอสังเกตการณ์และท้องฟ้าจำลองอาร์มา(Armagh Observatory and Planetarium; AOP) ในไอร์แลนด์เหนือ ได้ศึกษาทรอยของดาวอังคารเพื่อให้เข้าใจสิ่งที่พวกมันบอกเราเกี่ยวกับประวัติช่วงต้นของพิภพวงในของระบบสุริยะ(terrestrial planets) แต่ก็ยังสำรวจหาทรอยของโลกด้วย แต่จริงๆ คือ ค้นหาทรอยของดาวอังคารได้ง่ายกว่าทรอยของโลก เนื่องจากทรอยของโลก(ถ้ามีอยู่) ก็มักจะอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ในท้องฟ้าซึ่งยากที่จะหันกล้องไปสำรวจ มีทรอยของโลกดวงหนึ่งซึ่งเรียกว่า 2010 TK7 ซึ่งพบเมื่อทศวรรษที่แล้วโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ WISE ของนาซา แต่แบบจำลองคอมพิวเตอร์ได้แสดงว่ามันเป็นผู้มาเยือนชั่วคราวจากแถบดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสฯ แทนที่จะเป็นวัตถุดิบก่อตัวดาวเคราะห์(planetesimal) จากการก่อตัวของโลก

     เพื่อที่จะสำรวจองค์ประกอบทรอยของดาวอังคาร ทีมได้ใช้ X-SHOOTER ซึ่งเป็นสเปคโตรกราฟที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ขนาด 8 เมตรของหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) ในชิลี X-SHOOTER มองหาว่าพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยสะท้อนแสงอาทิตย์ในแต่ละสีอย่างไร ก็คือสเปคตรัมสะท้อนแสง(reflectance spectrum) ด้วยการเปรียบเทียบสเปคตรัมกับวัตถุอื่นๆ ในระบบสุริยะที่ทราบองค์ประกอบดี ในกระบวนการที่เรียกว่า อนุกรมวิธาน(taxonomy) ทีมหวังว่าจะได้ตรวจสอบว่าดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ประกอบด้วยวัสดุสารที่คล้ายกับดาวเคราะห์หินอย่างโลกหรือไม่ หรือมันเป็นชิ้นส่วนของวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอนและน้ำ ที่พบได้ทั่วไปในระบบสุริยะส่วนนอกเลยจากดาวพฤหัสฯ ออกไป

ภาพแสดงดาวอังคารและทรอยของมัน โดย 101429 เป็นจุดสีฟ้าที่ล้อมรอบ L5

      หนึ่งในทรอยที่ทีมตรวจสอบก็คือ ดาวเคราะห์น้อย(101429) 1998 VF31 ซึ่งเป็นทรอยที่โคจรตามหลังดาวอังคาร ข้อมูลสีที่มีอยู่เกี่ยวกับวัตถุนี้บอกว่าองค์ประกอบนั้นคล้ายกับอุกกาบาตชนิดที่พบได้ทั่วไปที่เรียกว่า ordinary chondrites พลังการรวบรวมแสงของ VLT ช่วยให้เก็บข้อมูลจากดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ได้มีคุณภาพสูงกว่า ด้วยการรวมการตรวจสอบใหม่ๆ เหล่านี้กับข้อมูลที่ได้จาก Infrared Telescope Facility ของนาซาที่ฮาวาย จากนั้นทีมก็พยายามจำแนก 101429 พวกเขาพบว่าสเปคตรัมไม่ได้สอดคล้องกับอุกกาบาตหรือดาวเคราะห์น้อยชนิดจำเพาะใดๆ เลย ด้วยเหตุนี้ ทีมจึงขยายการวิเคราะห์เพื่อรวมสเปคตรัมจากพื้นผิวชนิดอื่นๆ ด้วย

     แล้วก็ต้องประหลาดใจ พวกเขาพบว่าสเปคตรัมนี้สอดคล้องที่สุดกับเพื่อนบ้านที่อยู่ใกล้ที่สุดของเราก็คือ ดวงจันทร์ ตามที่ Galin Borisov PDRA ที่ AOP ซึ่งเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับการวิเคราะห์สเปคตรัม อธิบายว่า สเปคตรัมหลายๆ ส่วนที่เราได้จากดาวเคราะห์น้อยไม่ได้แตกต่างมากมายกับดวงจันทร์ แต่เมื่อคุณพิจารณาอย่างใกล้ชิดก็มีความแตกต่างที่สำคัญ ยกตัวอย่างเช่น รูปร่างและความลึกของเส้นสเปคตรัมดูดกลืนคลื่นที่กว้างที่ความยาวคลื่น 1 และ 2 ไมครอน อย่างไรก็ตาม สเปคตรัมของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ดูแทบจะเป็นส่วนหนึ่งของดวงจันทร์เลยจากพื้นที่ที่อาบแสงอาทิตย์เช่นที่ ภายในหลุมอุกกาบาตและภูเขา

     แล้ววัตถุที่ไม่ปกติอย่างนี้มาจากที่ไหน ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งก็คือ 101429 ก็เป็นเพียงดาวเคราะห์น้อยอีกดวง ก็เหมือนๆ กับ อุกกาบาตคอนไดรต์ทั่วไปซึ่งก็ได้ลักษณะที่คล้ายดวงจันทร์ ผ่านการอาบรังสีจากดวงอาทิตย์มาเนิ่นนานในกระบวนการจากสภาวะอวกาศ(space weathering) หรือ ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้อาจจะดูคล้ายดวงจันทร์ก็เพราะมันมาจากดวงจันทร์จริงๆ

     Apostolos Christou นักดาราศาสตร์อาร์มาและผู้เขียนนำรายงานอธิบายว่า ระบบสุริยะช่วงต้นนั้นแตกต่างจากที่ที่เราเห็นทุกวันนี้อย่างมาก ห้วงอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่นั้นยังเต็มไปด้วยเศษซากและการชนก็เกิดขึ้นทั่วไป ดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่หรือที่เราเรียกว่าวัตถุดิบก่อตัวดาวเคราะห์นั้น ชนกับดวงจันทร์และดาวเคราะห์อื่นๆ อย่างคงที่ ผู้ลี้ภัยจากการชนลักษณะนี้อาจจะไปถึงวงโคจรดาวอังคารเมื่อดาวเคราะห์ยังคงอยู่ในกระบวนการก่อตัว และถูกดักไว้ในเมฆทรอยของมัน

เปรียบเทียบสเปคตรัมของ 101429 กับพื้นที่ดวงจันทร์

     หรือทางเลือกที่สาม และน่าจะเป็นลำดับเหตุการณ์ที่เป็นไปได้มากกว่าก็คือ วัตถุมาจากดาวอังคารเอง Christou บอกว่า รูปร่างสเปคตรัมของ 101429 นั้นบอกเราว่ามันอุดมไปด้วยไพรอกซีน(pyroxene) ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่พบในเปลือกชั้นนอกของวัตถุขนาดพอๆ กับดาวเคราะห์ ดาวอังคารก็เช่นเดียวกับดวงจันทร์และโลกที่ถูกระดมชนในช่วงต้นของความเป็นมา และหนึ่งในการชนเหล่านี้ก็สร้างแอ่งโบเรียลลิส(Borealis basin) ซึ่งเป็นหลุมอุกกาบาตที่มีขนาดกว้างพอๆ กับดาวอังคารเอง การชนที่ใหญ่อย่างนั้นยังส่ง 101429 ออกสู่ตำแหน่งลากรันจ์ที่ 5(Lagrangian point; L5) ของดาวเคราะห์ได้อย่างง่ายดาย

      จริงๆ แล้ว มีการเสนอกำเนิดจากดาวอังคารในกรณีพี่น้องของ 101429 เมื่อไม่กี่ปีก่อน เป็นกระจุกของทรอยที่ตำแหน่ง L5 เรียกรวมๆ ว่า ตระกูลยูเรกา(Eureka family) ดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ก็มีองค์ประกอบที่ไม่ปกติด้วยเช่นกัน ในขณะที่ 101429 ที่อุดมด้วยไพรอกซีน แต่ตระกูลยูเรกากลับเป็นโอลิวีน(olivine) เกือบทั้งหมด ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่พบอยู่ลึกในชั้นหินหลอมเหลว(mantle) ของดาวเคราะห์

     101429 และพี่น้องของมันยังมีบางสิ่งที่สอนเราเกี่ยวกับการค้นหาทรอยของโลกด้วย(ถ้ามีอยู่จริง) งานก่อนหน้านี้โดยทีมนี้ได้แสดงว่าการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์เป็นสาเหตุให้เศษซาก ในรูปแบบของกองหินหรือก้อนหินขนาดพอๆ กับตึก จากดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ค่อยๆ หลุดออกจากกลุ่มเมฆทรอยของดาวอังคาร ถ้าทรอยของโลกมีความคล้ายกับทรอยดาวอังคาร กลไกเดียวกันก็น่าจะทำหน้าที่เป็นแหล่งของดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก(near-Earth asteroid) ขนาดเล็กซึ่งแตกต่างเนื่องจากมีองค์ประกอบที่ไม่ปกติของพวกมัน

     การค้นหาวัตถุเหล่านี้อาจจะเป็นงานของกล้องโทรทรรศน์รูบิน(Vera C. Rubin Observatory) ซึ่งจะเริ่มการสำรวจระบบสุริยะอย่างครบถ้วนที่สุด คาดว่ากล้องรูบินจะพบดาวเคราะห์น้อยมากเป็นสิบเท่าของที่รู้จัก และเมื่อร่วมกับดาวเทียมไกอาที่ขณะนี้สำรวจท้องฟ้าที่ตำแหน่ง L2 ของโลก-ดวงอาทิตย์ อาจจะให้เส้นทางที่ดีที่สุดในการตามล่าหาทรอยของโลกแก่เรา

แหล่งข่าว phys.org : Mars plays shepherd to our moon’s long-lost twin, scientists find
                sciencealert.com : an asteroid trailing after Mars could actually be the stolen twin of our Moon