เปิดทฤษฎีใหม่! ดาวพุธก่อตัวจากการชนเฉียดครั้งใหญ่ ของดาวเคราะห์คล้ายกัน ทำให้แก่นถึงใหญ่ผิดปกติ?

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติได้เผยแพร่ผลการศึกษาใหม่ที่เสนอคำอธิบายอันเกี่ยวกับการกำเนิดของดาวพุธ (Mercury) ดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดและอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในระบบสุริยะของเรา ทฤษฎีใหม่นี้ชี้ว่า ดาวพุธไม่ได้เกิดจากการชนกับวัตถุขนาดใหญ่ตามที่เคยเชื่อกันมา แต่เป็นผลมาจากการเฉียดชน หรือการชนแบบเฉี่ยวแล้วหนีระหว่างดาวเคราะห์เริ่มแรก (Protoplanets) สองดวงที่มีมวลใกล้เคียงกัน การชนในลักษณะนี้สามารถอธิบายถึงปริศนาที่ว่าทำไมดาวพุธจึงมีแก่นโลหะ (Metallic Core) ขนาดใหญ่กว่าสัดส่วนของดาวเคราะห์หินดวงอื่น ๆ อย่างมาก

ปริศนาของดาวพุธ แก่นใหญ่แต่เปลือกบาง

ดาวพุธมีเอกลักษณ์และแปลกประหลาด แม้จะดูคล้ายดวงจันทร์ของเราในแวบแรก แต่ดาวพุธมีความลึกลับหลายอย่างที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าดาวพุธก่อตัวขึ้นได้อย่างไร สิ่งที่โดดเด่นที่สุดคือ แก่นเหล็ก (Iron Core) ของดาวพุธ ซึ่งประกอบด้วยแก่นในที่เป็นของแข็งและแก่นนอกที่เป็นของเหลวหลอมเหลว มีขนาดรวมกันเกือบ 85% ของรัศมีของดาวเคราะห์ทั้งดวง นี่เป็นสัดส่วนที่สูงกว่าดาวเคราะห์หินดวงอื่น ๆ ในระบบสุริยะอย่างชัดเจน ในทางกลับกันเนื้อดาว (Mantle) ซึ่งเป็นชั้นหินซิลิเกตที่ห่อหุ้มแก่นอยู่มีความบางมาก ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าดาวพุธน่าจะเกิดจากการชนกับดาวเคราะห์เริ่มแรกที่มีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งแรงชนจะพัดพาชั้นเปลือกนอกออกไปเกือบหมด แต่การชนแบบนั้นถือเป็นเหตุการณ์ที่หาได้ยากมากตามหลักสถิติ

ทีมนักวิจัยนำโดย Patrick Franco จากหอดูดาวแห่งชาติในบราซิล ได้ใช้การจำลองทางคอมพิวเตอร์ด้วยแบบจำลองอุทกพลศาสตร์อนุภาคเรียบ (Smoothed Particle Hydrodynamics: SPH) เพื่อทดสอบสถานการณ์ที่ดาวเคราะห์เริ่มแรกสองดวงที่มีขนาดคล้ายกันพุ่งเข้าชนกัน การจำลองที่เหมาะสมที่สุดคือการที่ดาวพุธเริ่มแรกได้เฉียดชนกับวัตถุหินที่มีขนาดใกล้เคียงกันในลักษณะ “เฉี่ยวแล้วหนี” (Hit-and-run collision) การชนเฉียดนี้จะรุนแรงพอที่จะพัดพาชั้นเนื้อดาวเดิม (Original Mantle) ออกไปได้มากถึงประมาณ 60% ของมวลทั้งหมด

ผลการจำลองพบว่า ดาวเคราะห์ที่เหลืออยู่หลังการชนมีมวลที่ตรงกับมวลของดาวพุธในปัจจุบัน โดยมีส่วนต่างเพียง 5% และมีแก่นเหล็กคิดเป็น 65-75% ของมวล ซึ่งตรงกับค่าปัจจุบันของดาวพุธที่ประมาณ 70% Franco กล่าวว่า สถานการณ์การเฉียดชนระหว่างดาวเคราะห์เริ่มแรกที่มีมวลใกล้เคียงกันนี้ มีความเป็นไปได้มากกว่าในทางสถิติและพลศาสตร์ เนื่องจากแบบจำลองล่าสุดแสดงให้เห็นว่า การเฉียดชนระหว่างวัตถุที่มีขนาดใกล้เคียงกันเป็นเรื่องที่ค่อนข้างปกติในช่วงต้นของระบบสุริยะ ซึ่งอาจคิดเป็นประมาณ 1 ใน 3 ของการชนทั้งหมด

ซากเศษหินไปไหน?

คำถามสำคัญที่ทฤษฎีใหม่นี้ช่วยตอบได้คือ เศษซากที่ถูกฉีกออกไปหายไปไหน? ในแบบจำลองก่อนหน้า บางครั้งเศษซากการชนอาจจะรวมตัวกลับเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ดวงใหม่ ซึ่งจะไม่สามารถอธิบายสัดส่วนแก่นที่ผิดปกติของดาวพุธได้ แต่ในทฤษฎีนี้ เศษซากจำนวนมากอาจถูกดีดออกไปในอวกาศอย่างถาวร ทำให้สัดส่วนระหว่างแก่นโลหะกับชั้นหินซิลิเกตของดาวพุธยังคงผิดปกติเช่นที่เป็นอยู่ การค้นพบนี้ช่วยไขปริศนาสัดส่วนโลหะต่อซิลิเกตที่ผิดปกติ และขนาดแก่นที่ใหญ่และเนื้อดาวที่บางของดาวพุธ

งานวิจัยนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิชาการ Nature Astronomy เมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2568

ข้อมูลอ้างอิง: EarthSky