สร้างอุกกาบาตดาวอังคารง่ายกว่าที่คาดไว้

อุกกาบาตดาวอังคาร Elephant Moraine(EETA) 79001 ซึ่งพบที่ทวีปแอนตาร์กติกา

      ในเดือนสิงหาคม 1865 มีหินขนาดย่อมๆ ตกจากฟ้ามาที่โลก โดยชนเข้าที่หมู่บ้านชนบทในอินเดีย หลังจากที่ผู้เห็นเหตุการณ์ได้เก็บชิ้นส่วนมา ก้อนหินก็ถูกจำแนกที่มา หลังจากมากกว่าหนึ่งศตวรรษที่ศึกษาชิ้นส่วนอุกกาบาตเหล่านี้ที่เรียกว่า shergottites สุดท้าย นักวิจัยในทศวรรษ 1980 ก็ตรวจสอบพบกำเนิดของมันว่ามาจากดาวอังคารเพื่อนบ้านของเรา

     จนกว่ามนุษยชาติจะนำตัวอย่างจากดาวอังคารกลับมาที่โลกได้ ชิ้นส่วนจากดาวเคราะห์แดงเพียงชิ้นเดียวที่พบบนโลกก็คืออุกกาบาตอย่างเชอร์กอตไทต์ การเดินทางของนักเดินทางดาวอังคารเหล่านี้มาจากความรุนแรง จากดาวอังคารถูกยิงมาที่โลก พวกมันจะต้องถูกดีดออกจากพื้นผิวดาวเคราะห์แดงได้เมื่อมีแรงมากพอที่จะหนีแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร การผลักนี้น่าจะเกิดขึ้นจากการชนครั้งใหญ่บนดาวอังคาร หินที่ทนทานอุณหภูมิและความดันรุนแรงจากการชนนี้ได้ และบินผ่านสูญญากาศของอวกาศ จนสุดท้ายก็กระแทกลงบนโลก

      เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเพื่อทำแบบจำลองการชนบนดาวอังคารที่ส่งชิ้นส่วนดาวเคราะห์แดงมาที่โลก ขณะนี้ นักวิจัยที่คาลเทคและห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) ได้ทำการทดลองจำลองสิ่งที่เรียกว่า แรงดันการกระแทก(shock pressure) ที่หินดาวอังคารต้องเจอ พวกเขาได้พบว่าแรงดันที่ต้องใช้ในการยิงก้อนหินจากดาวอังคารออกสู่อวกาศนั้นต่ำกว่าที่เคยคิดไว้อย่างมาก

     งานวิจัยนี้ทำที่ห้องทดลองของ Paul Asimow ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาและธรณีเคมี การศึกษาอธิบายในรายงานที่เผยแพร่ในวารสาร Science Advances วันที่ 3 พฤษภาคม

อุกกาบาตดาวอังคารซึ่งมีชื่อทางการว่า Northwest Africa(NWA) 7034 หรือชื่อเล่น Black Beauty ซึ่งมีมวลราว 300 กรัม ขณะนี้นักวิจัยคาลเทคได้พบว่าใช้แรงดันจากการกระแทกที่จะส่งหินออกจากพื้นผิวดาวอังคารต่ำกว่าที่เคยเชื่อ

    อุกกาบาตจากแหล่งต่างๆ ที่พบบนโลกมาหลายพันปี แต่ก็ไม่ทราบกำเนิดของพวกมันจนเมื่อเร็วๆ นี้ เมื่อยานโคจรไวกิ้ง(Viking Orbiter) ของนาซาทำการตรวจสอบองค์ประกอบชั้นบรรยากาศดาวอังคารในช่วงปลายทศวรรษ 1970 Ed Stolper จากคาลเทค เป็นคนแรกที่บอกว่าเชอร์กอตไทต์นั้นมาจากดาวอังคาร ซึ่งได้รับยืนยันในเวลาต่อมาเมื่อก๊าซในชั้นบรรยากาศอันเบาบางของดาวอังคารสอดคล้องกับก๊าซที่ถูกเก็บกักไว้ในอุกกาบาต

     แต่ก็ไม่ใช่ว่าองค์ประกอบของอุกกาบาตที่บอกเราเกี่ยวกับการเดินทางของมัน องค์ประกอบหลักอย่างหนึ่งในหินดาวอังคารก็คือ ผลึกแร่พลาจิโอคลาส(plagioclase) ภายใต้แรงดันสูงเช่น จากการชนที่รุนแรง พลาจิโอคลาสจะแปรสภาพเป็นวัสดุสารเนื้อแก้วที่เรียกว่า มัสเคลไลไนต์(maskelynite) การพบมัสเคลไลไนต์ในหินจึงบ่งชี้ถึงชนิดความดันที่ตัวอย่างต้องพบเจอมา ในช่วงห้าปีหลังนี้ พบว่าอุกกาบาตดาวอังคารมีส่วนผสมของพลาจิโอคลาส และมัสเคลไลไนต์ ซึ่งบ่งชี้ถึงขีดจำกัดแรงดันขั้นสูงที่ตัวอย่างได้เจอ

     ในการศึกษาใหม่ซึ่งนำโดย Jinping Hu นักวิทยาศาสตร์คาลเทค ทีมได้ทำการทดลองโดยใช้หินบนโลกที่มีพลาจิโอคลาสและชน และสำรวจหาแร่ธาตุแปรสภาพภายใต้แรงดันอย่างไร ทีมได้พัฒนาวิธีการเที่ยงตรงมากขึ้นในการจำลองการชนดาวอังคารในการทดลองการกระแทก โดยใช้ “ปืน” ที่ยิงหินเดินทางด้วยความเร็วมากกว่า 5 เท่าความเร็วเสียง การทดลองแรงดันการกระแทกก่อนหน้านี้ใช้คลื่นกระแทกที่เคลื่อนผ่านถังเหล็ก ซึ่งให้ภาพสิ่งที่เกิดขึ้นในระหว่างการชนที่ไม่ตรงความเป็นจริง

      เราไม่ได้อยู่บนดาวอังคาร เราจึงไม่ได้เห็นอุกกาบาตชนกับตา Yang Liu นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ JPL และผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าวว่า แต่เราก็สามารถสร้างการชนคล้ายๆ กันในห้องทดลองได้ เมื่อทำแบบนั้น ก็พบว่าใช้แรงดันเพื่อส่งอุกกาบาตดาวอังคารน้อยกว่าที่เคยคิดไว้ การทดลองก่อนหน้านี้ได้แสดงว่าพลาจิโอคลาสเปลี่ยนเป็นมัสเคลไลไนต์ ที่แรงดันกระแทก 30 กิกะพาสกาล ซึ่งสูงกว่าความดันบรรยากาศโลกที่ระดับน้ำทะเล 3 แสนเท่า

     การศึกษาใหม่ได้แสดงว่าการแปรสภาพแท้จริงแล้วเกิดที่ราว 20 กิกะพาสกาล ซึ่งแตกต่างจากการทดลองก่อนหน้านี้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าแรงดันใหม่ที่ได้สอดคล้องกับหลักฐานจากแร่ความดันสูงอื่นๆ ในอุกกาบาตเหล่านี้ ซึ่งบอกว่าแรงดันการกระแทกจะต้องไม่ถึง 30 กิกะพาสกาล ในบรรดาแร่ธาตุจากความดันสูง 10 ชนิดที่พบในอุกกาบาตดาวอังคาร มี 9 ชนิดถูกพบที่คาลเทคในการศึกษาที่นำโดย Chi Ma นักแร่ธาตุวิทยา ผู้อำนวยการแผนกวิเคราะห์ของคาลเทค และผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ กล่าว

     เป็นการท้าทายพอสมควรที่จะจำลองการชนที่สามารถส่งหินออกจากดาวอังคารในขณะที่กระแทกพวกมันด้วยความดัน 30 กิกะพาสกาล Asimow กล่าว ในบริบทนี้ ความแตกต่างระหว่าง 30 GPa กับ 20 Gpa จึงสำคัญ ยิ่งเราจำแนกแรงดันการกระแทกที่อุกกาบาตต้องเจอได้อย่างเที่ยงตรงมากขึ้น ก็เป็นไปได้มากขึ้นที่เราจะสามารถจำแนกหลุมอุกกาบาตบนดาวอังคารที่อุกกาบาตหลุดออกมา อย่างที่ทำกับอุกกาบาต “Black Beauty” จากดาวอังคาร ซึ่งตามรอยย้อนกลับไปได้ถึงหลุมอุกกาบาตแห่งหนึ่งที่ Terra Cimmeria  

การเตรียมปืน 20 มม ในห้องทดลองคลื่นกระแทกที่การทดลอง ความยาวลำกล้องอยู่ที่ 2 เมตร ใช้เลเซอร์เพื่อตรวจสอบความเร็ว

     เมื่อใช้แรงดันการกระแทกน้อยกว่าที่เคยเชื่อไว้ก็หมายความว่า อาจจะมีชิ้นส่วนดาวอังคารล่องลอยในอวกาศมากขึ้น และกำลังเดินทางมาที่โลก 

แหล่งข่าว phys.org : pressure required to launch a rock from Mars into space much lower than thought, discovers study
                sciencealert.com : almost 200 fragments of Mars, made it all the way to Earth. But how?