กำเนิดดวงจันทร์

โดย วรเชษฐ์ บุญปลอด

ทฤษฎีที่นักดาราศาสตร์อธิบายการก่อกำเนิดของดวงจันทร์ซึ่งใช้แพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน คือมีดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงดาวอังคารพุ่งชนโลกเมื่อในอดีต จากนั้นเนื้อโลกบางส่วนที่หลุดออกไปก็รวมตัวเข้ากันและเย็นตัวลงกลายเป็นดวงจันทร์ แต่ทฤษฎีนี้มีช่องโหว่ที่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดองค์ประกอบของดวงจันทร์จึงคล้ายโลก แทบไม่มีร่องรอยที่แสดงถึงองค์ประกอบของดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่มาชน นักดาราศาสตร์จึงพยายามคิดค้นทฤษฎีใหม่ที่พยายามอุดช่องโหว่นี้

ดวงจันทร์เป็นวัตถุตามธรรมชาติที่อยู่ใกล้โลกที่สุดและโคจรรอบโลกด้วยคาบประมาณหนึ่งเดือน ซึ่งอันที่จริงแล้ว คำว่าเดือนนี้ก็หมายถึงดวงจันทร์ก็ได้ และหมายถึงระยะเวลาอันมีที่มาจากคาบการโคจรของดวงจันทร์ นอกจากความสำคัญในเชิงดาราศาสตร์ซึ่งดวงจันทร์เป็นบริวารถาวรดวงเดียวของโลก และมีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 5 ของบรรดาดาวบริวารในระบบสุริยะ (รองจาก แกนีมีดของดาวพฤหัสบดี ไททันของดาวเสาร์ คัลลิสโตและไอโอของดาวพฤหัสบดี) เราเห็นดวงจันทร์บนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำในช่วงข้างขึ้น และเห็นดวงจันทร์บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืดในช่วงข้างแรม หากสังเกตดีๆ บ่อยครั้งเราสามารถเห็นดวงจันทร์บนท้องฟ้าเวลากลางวัน เนื่องจากดวงจันทร์ยังไม่ตกเมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นแล้ว หรือดวงจันทร์ขึ้นก่อนดวงอาทิตย์ตก ความโดดเด่นของดวงจันทร์บนท้องฟ้ายังมีอิทธิพลต่อชีวิตมนุษย์ทั้งในแง่ของระบบปฏิทิน ศิลปะ และวัฒนธรรม

กระบวนการอันนำมาซึ่งการกำเนิดของดวงจันทร์และสิ่งต่างๆ ในเอกภพเป็นหัวข้อศึกษาวิจัยทางดาราศาสตร์ที่ได้รับความสนใจมากหัวข้อหนึ่ง ตำราดาราศาสตร์หลายเล่มในปัจจุบันอธิบายสมมติฐานว่าดวงจันทร์ถือกำเนิดขึ้นจากการชนครั้งใหญ่เมื่อราว 4,500 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นเวลาที่โลกมีอายุน้อยกว่า 100 ล้านปี เป็นทฤษฎี ซึ่งเสนอโดย วิลเลียม ฮาร์ตแมน และโดนัลด์ เดวิส ในงานวิจัยเมื่อปี 2518 คาดว่าวัตถุที่มาชนโลกมีขนาดราวดาวอังคาร บางครั้งเรียกชื่อว่า ทีอา (Theia) ตามมารดาของเทพีแห่งดวงจันทร์ในเทพนิยายกรีก หลังการชนครั้งนั้น ซึ่งไม่ใช่การชนโดยตรง เป็นลักษณะของการเฉี่ยวชน ทำให้เนื้อหินบางส่วนของโลกได้หลุดออกไปโคจรรอบโลก จากนั้นซากหินทั้งหลายนี้ก็สะสมพอกพูนมวลจนกลายเป็นดวงจันทร์ในที่สุด กระบวนการพอกพูนมวลอาจใช้เวลาสั้นเพียงปีเดียว สมมติฐานนี้แพร่หลายเป็นที่ยอมรับกันมาตั้งแต่ปี 2527 หลังจากที่ประชุมนานาชาติเกี่ยวกับการกำเนิดของดวงจันทร์ซึ่งจัดขึ้นที่ฮาวาย ได้ข้อสรุปว่านี่น่าจะเป็นสมมติฐานซึ่งเป็นไปได้มากที่สุด

แม้ว่าสมมติฐานการชนครั้งใหญ่จะเป็นที่ยอมรับแพร่หลาย แต่แบบจำลองการชนแสดงให้เห็นว่าหากวัตถุอื่นมาชนโลกจนก่อให้เกิดดวงจันทร์ตามกระบวนการที่อธิบายมานั้น องค์ประกอบส่วนใหญ่ของดวงจันทร์ควรมาจากวัตถุที่ชน ขัดแย้งกับผลการศึกษาหินซึ่งนักบินอวกาศเก็บมาจากดวงจันทร์ในโครงการอะพอลโลที่พบว่าองค์ประกอบของดวงจันทร์แทบจะเหมือนโลกเลย ทีเดียว หากเราพยายามปิดช่องโหว่นี้ด้วยการบอกว่าวัตถุที่ชนมีองค์ประกอบเหมือนโลกก็อาจเป็นไปได้ แต่นักดาราศาสตร์เชื่อว่าโอกาสที่จะเป็นเช่นนั้นมีน้อยมาก แสดงว่าสมมติฐานการชนครั้งใหญ่จนก่อให้เกิดซากหินซึ่งสะสมมวลกลายเป็นดวงจันทร์อาจไม่เพียงพอที่จะอธิบายกำเนิดของดวงจันทร์

ไม่กี่ปีที่ผ่านมา เริ่มมีแนวคิดใหม่ๆ ซึ่งเชื่อว่าอธิบายกำเนิดของดวงจันทร์ได้ดีกว่าสมมติฐานเดิม โดยหลักคือสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อพยายามอธิบายว่าเหตุใดองค์ประกอบของโลกกับดวงจันทร์จึงคล้ายกัน (แต่ความหนาแน่นต่างกัน เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีแก่นเป็นเหล็ก) โดยต้นกำเนิดยังคงเป็นการชนของวัตถุขนาดใหญ่ ส่วนเหตุการณ์หลังจากนั้นแตกต่างไปจากสมมติฐานเดิม สมมติฐานหนึ่งกล่าวว่าเนื้อโลกที่หลุดออกไปได้ก่อตัวเป็นแผ่นจานรอบโลก จากนั้นกระบวนการพอกพูนมวลอาจใช้เวลายาวนานหลายร้อยปี เนื้อโลกจึงสามารถถ่ายเทไปที่ดวงจันทร์จนทำให้ดวงจันทร์มีองค์ประกอบคล้ายโลก

สมมติฐานที่เสนอล่าสุดเมื่อเร็วๆ นี้ อธิบายว่าหลังการชนซึ่งก่อให้เกิดความร้อนสูง โลกและวัตถุที่มาชนได้รวมกันกลายเป็นสิ่งที่เรียกว่าซินเนสเทีย (Synestia) มาจากคำว่า Syn- ที่แปลว่าพ้องกัน และ Hestia ซึ่งเป็นชื่อของเทพเจ้ากรีก ซินเนสเทียอาจถือเป็นวัตถุแบบดาวเคราะห์ชนิดใหม่ที่มีโครงสร้างคล้ายเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือโดนัทขนาดใหญ่โดยมีใจกลางเป็นโลหะ ภายในวงของโดนัทประกอบด้วยหินและโลหะที่หลอมเหลวและระเหยเป็นแก๊ส ใจกลางกับวงโดนัทเชื่อมกันและหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง แบบจำลองแสดงว่าโลกคือใจกลางของโดนัท ดวงจันทร์อาจก่อตัวขึ้นภายในห่วงหรือวงของโดนัท โดยหินที่ร้อนเป็นแก๊สได้แผ่ความร้อนและเย็นตัวลงกลายเป็นของเหลว จากนั้นเย็นลงอีกกลายเป็นของแข็งในเวลาต่อมา ก่อนจะพอกพูนมวลจนกลายเป็นดวงจันทร์ กระบวนการทั้งหมดอาจใช้เวลาน้อยกว่า 200 ปี สมมติฐานนี้ทำให้โลกและดวงจันทร์มีองค์ประกอบคล้ายกัน เพราะก่อตัวขึ้นจากสสารเดียวกันภายในโครงสร้างของซินเนสเทีย

ผลการวิเคราะห์สมัยใหม่พบว่าหากใช้กระบวนการกำเนิดของดวงจันทร์ตามสมมติฐานเดิมจะมีข้อจำกัดของขนาดวัตถุที่ชนและมุมของการชนซึ่งแคบมาก ขณะที่สมมติฐานใหม่มีความยืดหยุ่นกว่า วัตถุที่ชนสามารถมีได้หลายขนาดและชนด้วยมุมที่อยู่ในช่วงกว้างกว่ามาก จึงมีโอกาสเป็นไปได้มากกว่า นอกจากนี้ กระบวนการยังสอดคล้องกับผลการศึกษาองค์ประกอบของดวงจันทร์ ซึ่งแสดงว่าองค์ประกอบโดยหลักของดวงจันทร์คล้ายโลก แต่การก่อตัวที่อุณหภูมิสูงทำให้ดวงจันทร์สูญเสียธาตุที่ระเหยง่าย

แม้ว่าแบบจำลองใหม่จะช่วยอธิบายกำเนิดของดวงจันทร์ได้ดีขึ้น แต่คณะวิจัยก็กล่าวว่าสมมติฐานนี้อยู่ในช่วงเริ่มต้น ยังต้องมีการศึกษาในรายละเอียดต่อไป

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (4-11 มี.ค.)

ดาวพุธและดาวศุกร์ซึ่งเป็นดาวเคราะห์วงใน หรือดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก กำลังปรากฏบนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ ทั้งคู่อยู่ใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันตกเมื่อท้องฟ้าเริ่มมืดลงหลังอาทิตย์อัสดง สังเกตได้ดีหากท้องฟ้าด้านนี้ไม่มีอะไรบดบังบริเวณใกล้ขอบฟ้า แต่มีเวลาสังเกตได้ไม่นาน

สัปดาห์นี้ดาวเคราะห์ทั้งสองอยู่เคียงกัน ปรากฏในทิศทางของกลุ่มดาวปลา เข้าใกล้กันที่สุดในค่ำวันที่ 4 มี.ค. 2561 ที่ระยะห่าง 1.1 องศา หรือประมาณ 2 เท่า ของขนาดดวงจันทร์เต็มดวงที่เราเห็นด้วยตาเปล่า โดยดาวพุธอยู่ทางขวามือของดาวศุกร์ หลังจากนั้นดาวพุธจะค่อยๆ เคลื่อนสูงเหนือขอบฟ้ามากกว่าดาวศุกร์

ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ สังเกตได้ดีในเวลาเช้ามืด ดาวพฤหัสบดีอยู่ในกลุ่มดาว คันชั่ง สว่างที่สุดในสามดวงนี้และขึ้นเหนือ ขอบฟ้าก่อนตั้งแต่ประมาณ 5 ทุ่ม หรือหลังจากนั้นเล็กน้อย ดาวอังคารอยู่ห่างออกไปในกลุ่มดาวคนแบกงู ค่อนไปทางด้านที่ติดกับกลุ่มดาวคนยิงธนู ส่วนดาวเสาร์อยู่ในกลุ่มดาวคนยิงธนู ดาวอังคารกำลังเคลื่อนเข้าใกล้ดาวเสาร์มากขึ้นทุกวัน ความสว่างก็กำลังเพิ่มขึ้น สัปดาห์นี้สว่างใกล้เคียงดาวเสาร์

หลังจันทร์เพ็ญเมื่อปลายสัปดาห์ที่แล้ว สัปดาห์นี้เข้าสู่ข้างแรม มองเห็นดวงจันทร์อยู่บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืดของทุกวัน วันพุธที่ 7 มี.ค. ดวงจันทร์อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีที่ระยะ 7 องศา จากนั้นสว่างครึ่งดวงในวันที่ 9 มี.ค. เช้ามืดวันเสาร์ที่ 10 มี.ค. 2561 จะเห็นจันทร์เสี้ยวอยู่ใกล้ดาวอังคารที่ระยะ 4 องศา วันถัดไปดวงจันทร์เคลื่อนไปอยู่ใกล้ดาวเสาร์ที่ระยะ 2 องศา