ก่อนหน้าที่ NASA จะส่งยาน OSIRIS-REx ไปเก็บตัวอย่างพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย Bennu นั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องมันซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพื่อที่จะพิจารณาว่า Bennu นั้นมีสภาพเหมาะสำหรับการเก็บตัวอย่างจริง ๆ เช่น พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นดินร่วน หินขนาดใหญ่น้อย ลักษณะเหมือนทะเลทราย จากการวิเคราะห์ภาพถ่ายกล้องโทรทรรศน์นั้น พวกเขาก็เดาว่า Bennu น่าจะเป็นอย่างนั้นจริง ๆ
น่าเสียดายที่นั้นเป็นเพียง Bennu ในอุดมคติ เพราะเมื่อยาน OSIRIS-REx เดินทางมาถึง Bennu ในปี 2018 ทีมวิเคราะห์ข้อมูลของยานก็ถึงกับต้องยกหูคุยกับทีมภารกิจว่า “มันไม่เหมือนที่คุยกันไว้นี่หว่า” และที่ต้องยกหูโทรศัพท์ถึงทีมภารกิจเพราะว่าภาพถ่ายพื้นผิวของ Bennu ที่ได้มาจากกล้องของ OSIRIS-REx นั้น “แม่งมีแต่หินก้อนเท่าควาย จะให้แบกกลับโลกยังไง” คำถามคือ เหตุใดตอนที่นักวิทยาศาสตร์สำรวจมันจากโลก เราเห็นมันเป็นดาวเคราะห์น้อยที่เต็มไปด้วยหินเล็ก ๆ
หินพรุนเป็นเหตุ
อ้างอิงจากงานวิจัย Fine-regolith production on asteroids controlled by rock porosity โดย Cambioni et al. (2021) ซึ่งใช้ข้อมูลอุณหภูมิพื้นผิวจากยาน OSIRIS-REx ร่วมกับการประมวลผลข้อมูลด้วย Machine Learning นั้นพบว่าหินบน Bennu นั้นมีความพรุนสูงมาก และน่าจะเป็นสาเหตุที่เมื่อมองจากโลกมันดูละเอียด แต่พอมันถึงจริง ๆ กับเป็นก้อนใหญ่ ๆ แทน
ทีมวิจัยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่า การแผ่ความร้อนจากหินขนาดใหญ่นั้นมีผลมาจากความพรุนของหิน (Porosity) ในขณะที่การแผ่ความร้อนของหินขนาดเล็กนั้น (Fine Regolith) มีผลมาจากขนาดของอนุภาคของมัน จากนั้นจึงใช้ข้อมูลการแผ่ความร้อนของหินทั้งสองแบบมาสร้างเป็นชุดข้อมูลเพื่อสอนให้ Model Machine Learning สามารถแยกออกได้ว่าที่ตรงไหนคือหินที่มีความพรุนสูงหรือต่ำ
เดี๋ยวก่อน แล้วหินขนาดใหญ่ที่ว่ามันใหญ่เท่าไหน?
เท่าควาย 3 ตัว โดยรูปข้างล่างนี้ หินสีขาวด้านซ้ายบนนั้นมีขนาดกว้างถึง 7.4 เมตร งานนี้เรียกได้ว่า BFR กันเลยทีเดียว (Big F****** Rock)
ผลจากการวิเคราะห์ก็คือหินที่มีความละเอียดสูงนั้นไม่ได้กระจายอยู่ไปทั่วพื้นผิวของ Bennu แต่กระจุกตัวอยู่ที่บริเวณใดบริเวณหนึ่งเท่านั้น โดยหินที่มีความละเอียดสูงและมีความพรุนต่ำคิดเป็นเพียงไม่กี่ 10% ของหินทั้งหมด ส่วนบริเวณที่หินมีความพรุนสูงนั้น เต็มไปด้วยหินก้อนขนาดใหญ่ซึ่งครอบคลุมพื้นที่เกือบทั้งหมดของดาวเคราะห์น้อย Bennu
จึงสามารถสรุปได้ว่าการที่ OSIRIS-REx นั้นพบพื้นที่หินละเอียดน้อยมากเป็นเพราะว่าหินส่วนใหญ่ความพรุนสูง ซึ่งเกิดจากการที่หินเหล่านี้ถูกอัดเข้าด้วยกันแบบหลวม ๆ มากกว่าเป็นเศษแล้วถูกอัดรวมเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา หากจะอธิบายให้เข้าใจได้ง่ายก็เหมือนกับการบีบกระป๋องหลาย ๆ อันด้วยมือแล้วโยนลงถังขยะ กับ บดและตัดให้กระป๋องเป็นเศษเล็ก ๆ แล้วโยนลงถังขยะ ทั้งสองจะมีความหนาแน่นต่างกันมาก
นอกจากนี้ การที่ Bennu เต็มไปด้วยหินพรุน ๆ ที่เกาะติดกันหลวม ๆ ด้วยแรงโน้มถ่วงอันน้อยนิด เวลามีอุกกาบาตมาชน อุกกาบาตเหล่านั้นแทนที่จะชนจนทำให้พื้นผิวของ Bennu แตกกระจายเป็นเสี่ยง ๆ กลับมีหินพรุน ๆ เหล่านี้รับแรงซะส่วนใหญ่จึงไม่เกิดการแตกกระจาย (Fragmentation) ของหินบนพื้นผิวเท่าที่ควร
ผลการวิจัยนี้สอดคล้องกับการค้นพบของภารกิจอื่น ๆ อย่างเช่นภารกิจ Hayabusa2 ของ JAXA ซึ่งส่งยานไปสำรวจและเก็บตัวอย่างหินดาวเคราะห์น้อย Ryugu (C-type) ที่เป็นอุกกาบาตส่วนประกอบคาร์บอนเหมือน Bennu (C-type) แล้วพบว่า Ryugu นั้นเต็มไปด้วยหินขนาดใหญ่ที่มีความพรุนสูง ในขณะที่ภารกิจ Hayabusa เมื่อปี 2005 ที่สำรวจดาวเคราะห์น้อย Itokawa (S-type) ซึ่งมีส่วนประกอบแตกต่างกับ Bennu และ Ryugu พบว่า Itokawa นั้นเต็มไปด้วยหินละเอียด จากการสำรวจดาวเคราะห์น้อย Itokawa ด้วยกล้องโทรทรรศน์บนโลกเพิ่มเติมพบว่า Itokawa นั้นมีความพรุนของหินต่ำ แตกต่างกับ Bennu และ Ryugu โดยสิ้นเชิง
เราจึงสามารถสรุปได้โดยนัยว่าหินละเอียดนั้นหาได้ยากบนดาวเคราะห์น้อย C-type ซึ่งมีส่วนประกอบเหมือน Bennu และ Ryugu และเป็นชนิดของดาวเคราะห์น้อยที่มีมากที่สุดในระบบสุริยะของเรา ในขณะที่หินละเอียดสามารถพบได้มากในดาวเคราะห์น้อย S-type อย่าง Itokawa ซึ่งเป็นชนิดของดาวเคราะห์น้อยที่พบได้มากที่สุดรองลงมาจาก C-type
เพียงข้อเท็จจริงข้อนี้ ในการส่งยานสำรวจไปเก็บตัวอย่างครั้งต่อไป NASA หรือแม้แต่หน่วยงานอวกาศอื่น ๆ ก็จะมีข้อมูลเกี่ยวกับการคัดเลือก Candidate การเก็บตัวอย่างได้แม่นยำขึ้นแล้วนั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
Cambioni, S., Delbo, M., Poggiali, G. et al. Fine-regolith production on asteroids controlled by rock porosity. Nature 598, 49–52 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03816-5
NASA Mission Helps Solve a Mystery: Why Are Some Asteroid Surfaces Rocky?
