โลกและดาวอังคารมีเส้นทางการก่อตัวที่ต่างกัน
โลกและดาวอังคารอุบัติขึ้นจากดิสก์ฝุ่นก๊าซหมุนวนก้อนเดียวกัน อยู่ห่างจากกันเพียงไม่ถึง 80 ล้านกิโลเมตรในช่วงที่เข้าใกล้กันมากที่สุดในปัจจุบัน แหล่งกำเนิดร่วมอาจจะบอกว่าดาวเคราะห์หินทั้งสองดวงสั่งสมตัวผ่านกระบวนการที่คล้ายกัน
แต่องค์ประกอบเคมียังบอกเล่าเรื่องราวที่แตกต่างออกไป โดยโลกและดาวอังคารอาจจะก่อตัวขึ้นผ่านการผสมผสานกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์ที่แตกต่างกัน แม้ว่าจะพัฒนาขึ้นมาพร้อมกันอยู่ใกล้ๆ กันตั้งแต่เมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน
ผลสรุปที่น่าประหลาดใจมากที่สุดก็คือ โลกและดาวอังคารดูเหมือนจะก่อตัวขึ้นในเส้นทางที่แตกต่างกัน คุณอาจจะคาดว่าดาวเคราะห์ทั้งสองก่อตัวขึ้นเคียงข้างกันในระบบแห่งเดียวกัน ก็น่าจะมีเส้นทางการก่อตัวที่คล้ายกัน ศ Anders Johansen ซึ่งศึกษาการก่อตัวดาวเคราะห์ที่สถาบันโกรบ มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน กล่าว เขานำทีมศึกษาใหม่ร่วมกับ ผศ Haiyang Wang
ดาวเคราะห์หินสามารถเจริญเติบโตผ่านการชนระหว่างวัตถุขนาดใหญ่ระดับเป็นกิโลเมตรที่เรียกว่า วัตถุก่อตัวดาวเคราะห์(planetesimals), ผ่านการสะสมมวลกรวด(pebble accretion) ซึ่งอนุภาคขนาดตั้งแต่มิลลิเมตรจนถึงหลายเซนติเมตรจะถูกกวาดเข้ามา หรือผ่านกระบวนการทั้งสองอย่างร่วมกัน แต่การศึกษาใหม่สนับสนุนภาพลูกผสมนี้ แต่ก็บ่งชี้ว่าโลกและดาวอังคารพึ่งพากระบวนการเหล่านั้นในสัดส่วนที่แตกต่างกันมาก
Haiyang Wang กล่าวว่า มวลโลกมีอย่างน้อย 75% ที่ดูเหมือนจะมีกำเนิดจากดาวเคราะห์อายุน้อยมาก 2 ดวงที่เรียกว่า ดาวเคราะห์ทารก(protoplanets) ซึ่งเติบใหญ่โดยการสะสมมวลกรวด โดยดวงหนึ่งเป็นโลกทารก(proto-Earth) และอีกดวงเป็นวัตถุที่พุ่งชน(impactor) ขนาดใหญ่ซึ่งสอดคล้องกับชนิดของวัตถุที่คิดกันว่าเข้ามาชนกับโลกเมื่ออายุน้อยและสร้างดวงจันทร์โลกขึ้นมา
เทียบแล้ว มวลดาวอังคารราว ¾ ที่ดูเหมือนจะมาจากวัตถุก่อตัวดาวเคราะห์ โดยอีกเสี้ยวหนึ่งที่เหลือมีกำเนิดจากการสะสมมวลกรวด
เพื่อให้ได้ภาพความเป็นมาของดาวเคราะห์ นักวิจัยได้วิเคราะห์สารระเหยง่ายที่ชอบรวมตัวกับหิน(volatile lithophile elements) เช่น โซเดียม, สังกะสี, ลิเธียม และโพทัสเซียมในชั้นเปลือก(crust) และชั้นเนื้อ(mantle) ธาตุเหล่านี้มีในชั้นเนื้อหินแล้วแต่ระเหยได้ง่ายกว่าวัสดุสารทนไฟสูงเป็นพิเศษ(highly refractory materials) อย่าง อลูมินัมและคัลเซียม เนื่องจากธาตุเหล่านั้นสามารถระเหยได้ที่อุณหภูมิสูง
ทั้งโลกและดาวอังคารมีธาตุระเหยง่ายปานกลางเหล่านั้นอยู่น้อยกว่าวัสดุสารดั้งเดิมที่ก่อตัวระบบสุริยะขึ้นมาอยู่แล้ว กลไกการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันก็กำจัดธาตุระเหยง่ายในเส้นทางที่ต่างกัน ปริมาณที่มีในปัจจุบันจึงเก็บรักษาเงื่อนงำเกี่ยวกับสภาวะที่ดาวเคราะห์แต่ละดวงพบเจอในระหว่างการก่อตัว
ทีมได้รวมร่องรอยทางเคมีเหล่านั้น และเปรียบเทียบกับแบบจำลองคอมพิวเตอร์การสะสมมวลกรวด, การรวบรวมตัวของวัตถุก่อตัวดาวเคราะห์ และการชนครั้งใหญ่ โดยใช้กรอบอ้างอิงทางสถิติและเบเยอร์เพื่อทดสอบว่าลำดับเหตุการณ์การก่อตัวแบบไหนที่จะสอดคล้องกับองค์ประกอบดาวเคราะห์ปัจจุบันมากที่สุด
ารระเหยสารระเหยง่าย(devolatilization) ในระหว่างสะสมมวลกรวด เป็นการระเหิดของธาตุระเหยง่ายที่เกาะกับหิน ในชั้นห่อหุ้มดาวเคราะห์ทารก ที่กำลังเจริญเติบโตสร้างการสะสมมวลกรวด
การศึกษาได้นำเสนอกลไกเพื่อสร้างร่อยรอยทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการสะสมมวลกรวด เมื่อดาวเคราะห์ทารกอายุน้อยเจริญเติบโตขึ้น มันจะพัฒนาชั้นก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมที่ดึงมาจากดิสก์รอบๆ กรวดที่เข้ามาวิ่งผ่านชั้นบรรยากาศต้องเจอกับอุณหภูมิที่สูงขึ้นเรื่อยๆ เมื่อลดระดับลงมา เมื่ออุณหภูมิถึงจุดระเหิดของธาตุชนิดหนึ่งแล้ว วัสดุสารระเหยง่ายดังกล่าวก็จะหนีออกจากกรวดและกลายเป็นไอ
นี่เป็นงานสืบสวนงานใหญ่เพื่อระบุว่าเกิดอะไรขึ้นย้อนกลับไปเมื่อหลักฐานเกือบทั้งหมดได้สาบสูญไปนานแล้ว แต่แม้จะผ่านมา 4.5 พันล้านปี องค์ประกอบของชั้นเนื้อโลกและดาวอังคารก็ยังคงเหมือนเดิม คุณก็คิดได้ว่านี่เป็นพิมพ์เขียวของกระบวนการการก่อตัวก็ได้ Anders Johansen กล่าว
นี่ก็ไม่ได้หมายความว่าโลกก่อตัวขึ้นผ่านการสะสมฝุ่นและกรวดอย่างราบรื่นเพียงอย่างเดียว การชนครั้งใหญ่ๆ ก็ยังมีบทบาทสำคัญ และนักวิจัยพบว่า เมื่อรวมวัตถุพุ่งชนดวงหนึ่งเข้าไปกลับคำอธิบายรูปร่างธาตุระเหยง่ายของโลก ได้ดีกว่าแบบจำลองที่ไม่มีวัตถุชนิดนี้ งานวิจัยนี้ยังเชื่อมการก่อตัวดาวเคราะห์หินสองงานที่เคยแข่งขันกันก่อนหน้านี้ แทนที่จะใช้เพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง
การพร่องสารระเหยเผยให้เห็นการเจริญแบบลูกผสมของโลก เทียบกับการพร่องสารระเหยบนดาวอังคาร
ส่วนดาวอังคารซึ่งพบว่ามวลราวสามในสี่มาจากวัตถุก่อตัวดาวเคราะห์ที่ขาดแคลนสารระเหยง่ายซึ่งคล้ายกับรูปแบบทางเคมีของดาวเคราะห์น้อยเวสต้า(Vesta) การสะสมมวลกรวดมีราวหนึ่งในสี่ที่เหลือ
แต่แบบจำลองนี้ยังคงพึ่งพาการสันนิษฐานเนื่องจากยังไม่ทราบองค์ประกอบที่แน่ชัดของวัสดุสารดั้งเดิมในระบบสุริยะ แม้กระนั้น นักวิจัยก็บอกว่าความเปรียบต่างระหว่างโลกและดาวอังคารก็ยังคงอยู่ แม้ปริมาณที่สันนิษฐานนั้นจะเปลี่ยนไป สัดส่วนที่แท้จริงอาจจะเปลี่ยนแปลงได้ แต่การวิเคราะห์ของเราได้บ่งชี้ว่าโลกและดาวอังคารก่อตัวในเส้นทางที่แตกต่างกัน 2 เส้น ดาวอังคารยังคงได้มวลส่วนใหญ่ของมันมาจากวัตถุก่อตัวดาวเคราะห์
เหตุผลที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งเกี่ยวข้องกับอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ทารกที่มีอยู่ใกล้ๆ ดาวอังคารอาจจะกลายเป็นมีสภาพแวดล้อมที่ความสามารถในการดึงก้อนกรวดลดลง ทิ้งการชนของวัตถุก่อตัวดาวเคราะห์ให้กลายเป็นเส้นทางเจริญเติบโตหลัก ผลสรุปนี้ยังสอดคล้องกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงต้นของดาวอังคาร หลักฐานทางธรณีวิทยาบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์เจริญเติบโตและแบ่งชั้นหิน(differentiated) อย่างรวดเร็ว ในขณะที่โลกยังคงสะสมมวลสารและเจอกับการชนครั้งใหญ่ๆ อยู่
องค์ประกอบธาตุของวัตถุหินในระบบสุริยะตามความสามารถในการระเหยของธาตุ(elemental volatility)
วิธีการของเราให้หนทางที่ตรงและแม่นยำเพื่อการเข้าใจการก่อตัวดาวเคราะห์ ได้มากกว่าความพยายามจากการอ้างอิงไอโซโทปที่ใช้กันกว้างขวางกว่า ซึ่งมักจะแปลผลได้หลายทาง Haiyang Wang กล่าว
ความพยายามเดียวกันนี้สุดท้ายยังอาจช่วยนักวิจัยที่ศึกษาดาวเคราะห์หินนอกระบบสุริยะของเรา สภาวะการก่อตัวส่งผลต่อปริมาณสารระเหยง่ายที่ดาวเคราะห์จะเก็บได้แค่ไหน ซึ่งรวมถึงน้ำและสสารอื่นๆ ที่มีความเชื่อมโยงกับความสามารถในการเอื้ออาศัย(habitability) ถ้าเราเข้าใจว่าดาวเคราะห์สูญเสียสารระเหยง่ายในระหว่างการก่อตัวได้อย่างไร เราก็อาจจะทำนายได้ดีขึ้นว่ามีน้ำและสสารที่ค้ำจุนชีวิตชนิดอื่นๆ ที่ดาวเคราะห์รักษาได้แค่ไหนด้วย Anders Johansen กล่าว
โลกก่อตัวขึ้นเมื่อราว 4.5 พันล้านปีก่อนจากฝุ่น, หินและก๊าซที่เหลืออยู่รอบดวงอาทิตย์อายุน้อย เมื่อเวลาผ่านไป วัสดุสารนี้จะชนและเกาะกุมกันกลายเป็นดาวเคราะห์ทารกที่ยังเจริญเติบโต ในขณะที่ความร้อนรุนแรง, การชน และกระบวนการหลอมเหลวภายใน ช่วยตกแต่งแกนกลาง, ชั้นเนื้อโลก และเปลือกโลก และสุดท้ายก็นำไปสู่สภาวะที่เอื้อต่อการอุบัติของสิ่งมีชีวิต
แหล่งข่าว scitechdaily.com : Earth and Mars were formed in fundamentally different ways, study finds
thebrighterside.news : new evidence challenges the idea that Earth and Mars formed the same way
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
