ดาวอังคารมีแกนกลางเป็นของเหลว

 

      นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจคลื่นไหวสะเทือนที่เดินทางผ่านแกนกลางของดาวอังคารได้เป็นครั้งแรก และยืนยันการทำนายจากแบบจำลองว่าด้วยองค์ประกอบของแกนกลาง

      ทีมวิจัยนานาชาติซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์คลื่นไหวสะเทือนจากมหาวิทยาลัยมารีแลนด์ ได้ใช้ข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนที่ได้จากแลนเดอร์ InSight ของนาซาเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของแกนกลางดาวอังคารโดยตรง โดยพบแกนกลางที่เป็นโลหะเหล็กผสมที่มีกำมะถันและออกซิเจนในปริมาณสูงในสภาพหลอมเหลวโดยสิ้นเชิง ผลสรุปเผยแพร่ใน Proceedings of the National Academy of Sciences วันที่ 24 เมษายน ได้เผยให้เห็นแง่มุมใหม่สู่การก่อตัวดาวอังคารและความแตกต่างทางธรณีวิทยาระหว่างโลกและดาวอังคารซึ่งอาจมีบทบาทสำคัญสู่การประคับประคองความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ของดาวเคราะห์

     ในปี 1906 นักวิทยาศาสตร์ได้พบแกนกลางของโลกจากการสำรวจว่าคลื่นไหวสะเทือนจากแผ่นดินไหวได้รับผลอย่างไรเมื่อเดินทางผ่านแกนกลาง Vedran Lekic รองศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยมารีแลนด์ ผู้เขียนคนที่สองในรายงานนี้ กล่าว ในอีกร้อยกว่าปีต่อมา เราก็กำลังปรับใช้ความรู้ด้านคลื่นไหวสะเทือนนี้กับดาวอังคาร ด้วยอินไซท์ สุดท้ายเราก็ได้พบสิ่งที่อยู่ในใจกลางดาวอังคาร และสิ่งที่ทำให้ดาวอังคารดูคล้ายกับโลกอย่างมากแต่ก็ยังแตกต่างอยู่

      เพื่อตรวจสอบความแตกต่างเหล่านี้ ทีมได้ตามรอยการคืบคลานเหตุการณ์คลื่นไหวสะเทือนบนดาวอังคาร 2 เหตุการณ์ เหตุการณ์หนึ่งเกิดจากแผ่นดินไหวบนดาวอังคาร และอีกเหตุการณ์เกิดจากการชนขนาดใหญ่ และคลื่นที่ตรวจพบก็เดินทางผ่านแกนกลางดาวเคราะห์นี้ ด้วยการเปรียบเทียบเวลาที่คลื่นใช้เพื่อเดินทางผ่านดาวอังคาร เปรียบเทียบกับเมื่อคลื่นอยู่ในชั้นเนื้อหรือแมนเทิล(mantle) และรวมข้อมูลนี้กับการตรวจสอบคลื่นไหวสะเทือนและธรณีฟิสิกส์อื่นๆ ทีมก็ประเมินความหนาแน่นและความสามารถในการบีบอัดตัวของวัสดุสารที่คลื่นเดินทางผ่าน ผลสรุปของนักวิจัยบ่งชี้ว่าดาวอังคารนั้นน่าจะมีแกนกลางที่หลอมเหลวโดยสิ้นเชิง ไม่เหมือนกับโลก ที่แกนกลางส่วนนอกเป็นของเหลวและแกนกลางส่วนในเป็นของแข็ง

ภาพจากศิลปินแสดงภายในของดาวอังคาร และเส้นทางที่คลื่นไหวสะเทือนใช้เดินทางผ่านแกนกลางของดาวเคราะห์

     นอกจากนี้ ทีมยังทราบรายละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบเคมีของแกนกลางด้วย ซึ่งรวมถึงปริมาณธาตุเบา เช่น กำมะถันและออกซิเจน ที่มีปริมาณมากอย่างน่าประหลาดใจ ในชั้นส่วนในสุดของดาวอังคาร การค้นพบได้บอกว่ามวลแกนกลางหนึ่งในห้าส่วนมาจากธาตุเหล่านี้ สัดส่วนที่สูงนั้นแตกต่างอย่างสุดโต่งกับสัดส่วนมวลธาตุเบาที่ต่ำกว่าที่พบในแกนกลางโลก ได้บ่งชี้ว่าแกนกลางดาวอังคารมีความหนาแน่นต่ำกว่าอย่างมากและบีบอัดตัวได้ดีกว่าแกนกลางของโลก ความแตกต่างนี้ชี้ไปถึงสภาวะการก่อตัวดาวเคราะห์ทั้งสองที่แตกต่างกัน

      Nicholas Schmerr รองศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยมารีแลนด์ ผู้เขียนร่วมอีกคน กล่าวว่า คุณอาจจะคิดแบบนี้ก็ได้ คุณสมบัติของแกนกลางดาวเคราะห์ดวงหนึ่งๆ อาจทำหน้าที่เป็นตัวสรุปว่าดาวเคราะห์ก่อตัวได้อย่งไรและมันพัฒนาอย่างไร ผลสุดท้ายจากกระบวนการการก่อตัวและวิวัฒนาการอาจจะสร้างหรือไม่สร้างสภาวะที่ค้ำจุนสิ่งมีชีวิตก็ได้ ความเป็นอัตลักษณ์ของแกนกลางโลกช่วยให้มันสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งปกป้องเราจากลมสุริยะ ช่วยรักษาน้ำไว้ให้เรา แต่แกนกลางดาวอังคารไม่ได้สร้างเกราะป้องกันนี้ ดังนั้นสภาวะบนพื้นผิวดาวเคราะห์จึงทารุณต่อสิ่งมีชีวิต

      แม้ว่าขณะนี้ดาวอังคารจะไม่มีสนามแม่เหล็กแล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ตั้งสมมุติฐานว่าครั้งหนึ่งมันเคยมีการปกป้องจากสนามแม่เหล็กคล้ายกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแกนกลางของโลก เนื่องจากพบร่องรอยของความเป็นแม่เหล็กในเปลือกดาวอังคาร Lekic และ Schmerr บอกว่านี่อาจหมายความว่าดาวอังคารค่อยๆ พัฒนาเข้าสู่สภาวะปัจจุบัน เปลี่ยนแปลงจากดาวเคราะห์ที่มีสภาพแวดล้อมที่มีศักยภาพความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ กลายเป็นดาวเคราะห์ที่ทารุณต่อชีวิตอย่างไม่น่าเชื่อ

     นักวิจัยบอกว่า สภาวะในภายในดาวเคราะห์แสดงบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการนี้พอๆ กับการชนครั้งรุนแรง มันก็เหมือนกับปริศนา Lekic กล่าว ยกตัวอย่างเช่น มีร่องรอยของไฮโดรเจนในแกนกลางดาวอังคาร นี่หมายความว่าจะต้องมีสภาวะจำเพาะบางอย่างที่ยอมให้มีไฮโดรเจนอยู่ที่นั่นได้ และเราต้องเข้าใจสภาวะเหล่านั้นเพื่อที่จะเข้าใจว่าดาวอังคารพัฒนาไปสู่ดาวเคราะห์อย่างที่เป็นทุกวันนี้ได้อย่างไร

ไซสโมมิเตอร์(seismometer) ของปฏิบัติการอินไซท์ แม้จะถูกปกคลุมด้วยฝุ่นดาวอังคารมาหลายปี ก็ยังสามารถบันทึกการไหวสะเทือนจากด้านไกลของดาวอังคารได้ แลนเดอร์อินไซท์เก็บภาพพื้นที่หน้าแลนเดอร์ภาพนี้ได้โดยใช้ ICC(Instrument Context Camera) กล้องที่ติดตั้งบนแลนเดอร์

      การค้นพบของทีมยังได้ยืนยันความเที่ยงตรงของการประเมินจากแบบจำลองปัจจุบันที่ตั้งเป้าเพื่อเผยชั้นต่างๆ ที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นผิวดาวเคราะห์ สำหรับนักธรณีฟิสิกส์อย่าง Lekic และ Schmerr งานวิจัยอย่างนี้ก็ยังแผ้วถางทางสู่การสำรวจที่มุ่งเป้าไปที่ธรณีฟิสิกส์ในอนาคตสู่วัตถุฟากฟ้าอื่นๆ ซึ่งรวมถึงดาวเคราะห์อย่างดาวศุกร์ และดาวพุธ ด้วย

     Jessica Irving จากมหาวิทยาลัยบริสตัล และผู้เขียนคนแรกในการศึกษานี้ บอกว่า นี่เป็นความพยายามครั้งใหญ่มาก ซึ่งรวมถึงเทคนิคคลื่นไหวสะเทือนแบบละเอียดอ่อนที่ใช้บนโลก ประสานกับผลสรุปใหม่ๆ จากนักฟิสิกส์แร่ธาตุและแง่มุมจากสมาชิกทีมที่จำลองว่าภายในของดาวเคราะห์จะเปลี่ยนแปลงตามเวลาอย่างไร แต่งานนี้ก็ให้ผลที่คุ้มค่า ขณะนี้เราทราบมากขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นภายในแกนกลางดาวอังคาร

     แม้ว่าปฏิบัติการอินไซท์จะยุติไปเมื่อเดือนธันวาคม 2022 หลังจากการเฝ้าคลื่นไหวสะเทือนมา 4 ปี แต่เราก็ยังคงวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมไว้อยู่ Lekic กล่าว อินไซท์ยังคงมีอิทธิพลต่อความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการดาวอังคารและดาวเคราะห์อื่นๆ ไปอีกหลายปี

แหล่งข่าว phys.org : scientists detect seismic waves travelling through Martian core for the first time