ก่อนที่ดวงจันทร์บริวารของโลกเราจะถือกำเนิดขึ้นนั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันเคยเป็นส่วนหนึ่งของโลกมาก่อน จนกระทั่งมีวัตถุขนาดใหญ่ประมาณดาวอังคารชื่อว่า “Theia” ซึ่งก็คือดาวเคราะห์โบราณในช่วงก่อกำเนิดโลก พุ่งเข้ามาชนกับโลกจนเนื้อดาวส่วนหนึ่งของโลกแตกสลายออกไปในอวกาศและรวมตัวกันกลายเป็นดวงจันทร์ ซึ่งต่อมาทฤษฎีนี้ถูกเรียกว่า “Giant-impact Hypothesis” หรือ “Theia Impact”
ครั้งที่เนื้อสารของโลกรวมตัวกันเป็นดวงจันทร์นั้น มันก็คือก้อนหินเหลวร้อนระอุที่เต็มไปด้วยทะเลแมกมาและกำลังโคจรรอบ ๆ ดาวโลก มวลสารที่มีความหนาแน่นกว่าก็จะค่อย ๆ จมลงสู่แกนดาว ในขณะที่มวลสารที่มีความหนาแน่นต่ำก็จะลอยเหนือมวลสารความหนาแน่นสูง และมวลสารที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดลอยขึ้นมาบนสุด ซึ่งกระบวนการนี่ก็ยังเกิดขึ้นอยู่กับดวงจันทร์อยู่
เมื่อเวลาผ่านไป มวลสารชั้นบนจะเย็นตัวและแข็งตัวเกิดก่อนชั้นล่างเพราะถูก Expose ต่ออวกาศ เกิดเป็นเปลือกดาว แต่ลึกลงไปนั้นเนื้อสารของดาวยังร้อนอยู่และมีลักษณะเป็นแมกมาเนื่องจากได้รับความร้อนจากแกนอยู่ เกิดการแบ่งชั้นเป็นชั้น ชั้นบนคือ Crust ชั้นกลางคือ Mantle ซึ่งเป็นแมกมาเหลว และชั้นล่างซึ่งก็คือแกนดาว โครงสร้างคล้ายกับโลกของเรา
เนื่องจากเปลือกดาวของดวงจันทร์นั้นบางมาก ควบรวมกับการที่ดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศ ทำให้อุกกาบาตนานาชนิดและขนาดถล่มดวงจันทร์จนยับเยินอย่างที่เราเห็นทุกวันนี้ซึ่งผิวของดวงจันทร์นั้นเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาต อย่างที่ได้กล่าวไปว่าเปลือกดาวของดวงจันทร์นั้นบางและไม่ได้หนาเหมือนกับโลก เวลาอุกกาบาตชนมันจึงไม่ได้หยุดที่ชั้นเปลือกดาวเหมือนบนโลก แต่ทะลุเข้าไปในชั้น Mantle ที่เป็นแมกมาเหลว ซึ่งทำให้แมกมาส่วนหนึ่งแตกกระเด็นออกมาแล้วกระจายไปทั่วผิวดาว อารมณ์เหมือนโยนหินก้อนใหญ่ ๆ ลงน้ำแล้วน้ำมันกระจายขึ้นฟ้า
ในทุกวันนี้เรายังมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของดวงจันทร์น้อยมาก เนื่องจากเราสามารถทำได้แค่เพียงศึกษาจากโลกรวมถึงอาศัยข้อมูลจากโครงการเมื่อ 50 ปีที่แล้วอย่าง Apollo เท่านั้น ในโครงการ Artemis ที่กำลังจะมาถึงในปี 2024 นี้จะเป็นการเริ่มสำรวจดวงจันทร์แบบเชิงลึกอีกครั้ง
อย่างไรก็ตามการศึกษาโครงสร้างภายในด้วยการเจาะลงไปในเนื้อดวงจันทร์โดยตรงเหมือนกับที่เราทำกันบนโลกนั้นทำได้ยากเพราะจะต้องขนอุปกรณ์อย่างสว่านเจาะที่มีน้ำหนักมากและยังจะต้องถูกออกแบบมาให้เจาะดวงจันทร์โดยเฉพาะอีกด้วย หากจะศึกษาโครงสร้างเหล่านี้เราอาจจะต้องหาวิธีอื่นแทนไปก่อน
การค้นพบพื้นที่ที่ปกคลุมไปด้วยเนื้อดาวของดวงจันทร์
ทางต้อนใต้ของดวงจันทร์บริเวณขั้วใต้ที่ชื่อว่า Aitken basin เป็นพื้นที่ที่เรียกได้ว่าถูกชนจนยับเยินที่สุดบนดวงจันทร์เป็นแนวยาวกว่า 2,600 กิโลเมตรนั้น รวมถึงเป็นจุดที่ลึกที่สุดที่ทะลุลงไปในชั้น Mantle นั้น ทำให้มันเป็นหนึ่งในจุดที่น่าไปสำรวจที่สุด
นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ตรวจพบความผิดปกติในการแผ่รังสีบริเวณส่วนตะวันตกเฉียงเหนือของขั้วใต้ที่ Aitken Basin ในด้านไกลของดวงจันทร์มาหลายปีแล้วและพบว่าความผิดปกตินี้น่าจะเป็นผลมาจากตะกอนของเนื้อดาวที่ก่อตัวขึ้นในส่วนบนสุดของชั้น Mantle ซึ่งอาจเป็นเนื้อสารโบราณในช่วงการก่อตัวของดวงจันทร์นั่นเอง จากการวิเคราะห์เบื้องต้นพบว่าตะกอนก้อนนี้มีความหนาแน่นสูงมากและมันน่าจะจมลงไปข้างล่างชั้น Mantle นานแล้ว
อย่างไรก็ตาม อ้างอิงจากงานวิจัย The search for lunar mantle rocks exposed on the surface of the Moon และ Evidence for a Stratified Upper Mantle Preserved Within the South Pole-Aitken Basin ซึ่งอาศัยการศึกษาข้อมูลจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ การวิเคราะห์ตัวอย่างหินดวงจันทร์ การพัฒนาโมเดลทางธรณีวิทยาและธรณีเคมีเพื่อศึกษาการเย็นตัวและแข็งตัวของเนื้อดาวดวงจันทร์รวมถึงการสำรวจพื้นผิวของดวงจันทร์จากยาน Lunar Prospector, ยาน Lunar Reconnaissance orbiter, อุปกรณ์ Moon Mineralogy Mapper บนยาน Chandrayaan-1 นั้นพบว่า
มีส่วนหนึ่งของตะกอนเหล่านี้ที่ยังติดอยู่ในชั้นบนของ Mantle อยู่ในปัจจุบัน หมายความว่าอุกกาบาตใด ๆ ก็ตามที่มาถล่มบริเวณนี้ของดวงจันทร์อาจจะทำเอาตะกอนเหล่านี้กระจายออกไปเต็มพื้นผิวของดวงจันทร์ด้วยแล้วแข็งตัวเหนือพื้นผิวของดวงจันทร์ นั้นก็คือตะกอนเหล่านี้อาจจะกำลังถูกเก็บรักษาไว้อย่างดีบนพื้นผิวของดวงจันทร์ในรูปของของแข็ง รอให้เราไปเก็บมาสำรวจโดยไม่ต้องไปเจาะเองให้เสียเวลานั่นเอง
ซึ่งตะกอนเหล่านี้อาจเกิดจากปฏิกิริยาที่เรียกว่า “Gravitational Overturn” เมื่อเนื้อสารที่แข็งตัวก่อนและจมตัวก่อนมีความหนาแน่นน้อยกว่าเนื้อสารที่แข็งตัวทีหลังและมีความหนาแน่นมากกว่า กลายเป็นสารที่หนาแน่นกว่าอยู่ข้างบนสารที่หนาแน่นน้อยกว่า
ขัดกับสถานการณ์ปกติที่เนื้อสารที่หนาแน่นกว่าควรจะอยู่ข้างล่างสารที่หนาแน่นน้อยกว่า ทำให้เกิดความไม่เสถียรขึ้นในแกนดาวเพราะสารที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าก็จะพยายามลอยตัวขึ้น ส่วนสารที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าก็พยายามจะจมตัวลง และอาจทำให้เกิดการไหลเวียนของมวลสารแบบแปลก ๆ ในดาวได้นั่นเอง
จากการสำรวจด้วยยาน LRO และ Lunar Prospector เองก็พบพื้นที่ของดวงจันทร์บริเวณ Aitken Basin ซึ่งเต็มไปด้วย Thorium ที่เป็นส่วนประกอบหนึ่งของ Mantle อยู่ด้วย
การศึกษาเนื้อสารของดาวจากบริเวณนี้อาจช่วยให้เราทราบถึงอดีตของดวงจันทร์ก่อนที่มันจะก่อตัวรวมถึงโลกก่อนที่จะถูกชนด้วย ซึ่ง Artemis Base Camp ที่วางแผนไว้ว่าจะไปตั้งอยู่ที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์นั้นก็เหมาะแก่การสำรวจในบริเวณนี้พอดีเลย
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
NASA Identifies Likely Locations of the Early Molten Moon’s Deep Secrets
The search for lunar mantle rocks exposed on the surface of the Moon
Evidence for a Stratified Upper Mantle Preserved Within the South Pole-Aitken Basin
