ปริศนากำเนิดดาวพุธ: ดาวเคราะห์ที่ไม่ควรจะมีอยู่จริง

ที่มาของภาพ : NASA

• • Writer, โจนาธาน โอ'คัลลาแฮน
• เมื่อ 5 ชั่วโมงที่แล้ว

ดาวพุธมีขนาดเล็กมากและอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์กว่าที่ควรจะเป็น มันสร้างความฉงนให้นักดาราศาสตร์มาอย่างยาวนาน เพราะขัดแย้งกับทฤษฎีกระบวนการก่อตัวของดาวเคราะห์หลากหลายทฤษฎีด้วยกัน

อย่างไรก็ดีภารกิจสำรวจอวกาศครั้งใหม่ซึ่งจะเดินทางไปถึงในปี 2026 อาจช่วยไขปริศนานี้ได้

เมื่อมองผิวเผิน ดาวพุธอาจเป็นดาวเคราะห์ที่ดูน่าเบื่อที่สุดในระบบสุริยะ พื้นผิวของมันเวิ้งว้างแทบไม่มีลักษณะโดดเด่นใด ๆ ไม่พบหลักฐานของน้ำในอดีต และบรรยากาศของดาวเคราะห์ก็เบาบางเสียจนแทบไม่นับเป็นชั้นบรรยากาศ ความเป็นไปได้ที่จะพบสิ่งมีชีวิตท่ามกลางปล่องอุกกาบาตที่ถูกแผดเผาจนไหม้เกรียมนั้นแทบไม่เป็นไปไม่ได้เลย

ทว่าเมื่อเพ่งดูใกล้ขึ้น ดาวพุธกลับเป็นโลกที่น่าหลงใหลและเต็มไปด้วยความอัศจรรย์และยังคงปกคลุมด้วยปริศนามากมาย

นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ยังคงฉงนที่ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดดวงนี้มีตัวตนอยู่จริง

ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กผิดปกติ มีมวลน้อยกว่าโลกถึง 20 เท่า และมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงเล็กน้อยกว่าขนาดของทวีปออสเตรเลีย แต่กระนั้นดาวพุธกลับเป็นดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่นมากเป็นอันดับสองในระบบสุริยะรองจากโลก เนื่องมาจากแกนกลางโลหะขนาดใหญ่ที่คิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของมวลทั้งหมด

วงโคจรของดาวพุธซึ่งแนบชิดดวงอาทิตย์อย่างยิ่งก็อยู่ในตำแหน่งประหลาด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยองค์ความรู้ดาราศาสตร์

ทั้งหมดนี้นำไปสู่ประเด็นสำคัญข้อหนึ่ง กล่าวคือเรายังไม่รู้เลยว่าดาวพุธก่อตัวขึ้นมาอย่างไร และเท่าที่เข้าใจกันในปัจจุบัน ดาวเคราะห์ดวงนี้ไม่ควรมีอยู่ด้วยซ้ำ

ได้รับความนิยมสูงสุด

“มันก็ค่อนข้างน่าอายอยู่เหมือนกัน” ฌอง เรย์มอนด์ ผู้เชี่ยวชาญด้านการก่อตัวและพลวัตของดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยบอร์กโดซ์ ประเทศฝรั่งเศส กล่าว

“ดูเหมือนเรายังขาดความเข้าใจสำคัญบางอย่างไป”

ปริศนาเกี่ยวกับที่มาของดาวพุธ กระบวนการที่มันก่อตัวขึ้น และเหตุผลที่ดาวดวงนี้มีสภาพอย่างที่เห็นในปัจจุบัน ถือเป็นหนึ่งในคำถามใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะ

อย่างไรก็ตาม คำตอบบางอย่างอาจอยู่ไม่ไกลนัก ยุโรปและญี่ปุ่นมีภารกิจร่วมที่ชื่อว่า เบปีโคลอมโบ (BepiColombo) ซึ่งถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อปี 2018

ยานลำนี้กำลังเดินทางมุ่งหน้าไปยังดาวพุธ และจะเป็นผู้มาเยือนดาวพุธเป็นครั้งแรกในรอบกว่าทศวรรษ หลังจากก่อนหน้านี้เคยเกิดปัญหาที่เครื่องขับดัน (thruster) จนทำให้การเดินทางล่าช้า

ทันทีที่เข้าสู่วงโคจรของดาวพุธในเดือน พ.ย. 2026 หนึ่งในเป้าหมายสำคัญของภารกิจนี้คือการพยายามระบุให้ได้อย่างชัดเจนว่าดาวพุธมีต้นกำเนิดมาจากที่ใด

ที่มาของภาพ : NASA

การไขปริศนาว่าดาวพุธก่อตัวขึ้นได้อย่างไร ไม่เพียงสำคัญต่อความเข้าใจเกี่ยวกับต้นกำเนิดของระบบสุริยะของเราเท่านั้น แต่ยังมีความหมายต่อการศึกษาดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ดวงอื่น รวมถึงดาวเคราะห์ต่างระบบ (exoplanets) ด้วย

“ดาวพุธอาจเป็นดาวเคราะห์ที่ใกล้เคียงกับดาวเคราะห์ต่างระบบมากที่สุดที่เรามีอยู่” ซาเวรีโอ คัมบิโอนี นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) สหรัฐฯ กล่าว โดยเขาให้เหตุผลว่ากระบวนการก่อตัวที่ไม่ปกติของมันทำให้ “มันเป็นโลกที่น่าหลงใหลอย่างยิ่ง”

นักดาราศาสตร์เริ่มตระหนักเป็นครั้งแรกว่าดาวพุธมีบางอย่างผิดปกติ หลังจากยานมาริเนอร์ 10 (Mariner 10) ของนาซาเฉียดผ่านดาวเคราะห์ดวงนี้สามครั้งในปี 1974 และ 1975 ซึ่งนับเป็นการมาเยือนดาวเคราะห์ชั้นในสุดของระบบสุริยะครั้งแรกของมนุษยชาติ

การบินผ่านข้างต้นทำให้ได้ข้อมูลการวัดแรงโน้มถ่วงเบื้องต้นของดาวพุธ และทำให้เราเห็นรายละเอียดภายในดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นครั้งแรก ซึ่งเผยให้เห็นโครงสร้างภายในอันแปลกประหลาดของมัน

โลก ดาวศุกร์ และดาวอังคาร ล้วนมีแกนกลางที่อุดมด้วยเหล็กซึ่งมีขนาดประมาณครึ่งหนึ่งของรัศมีทั้งหมด

บนโลก แกนกลางนี้แบ่งออกเป็นแกนในแข็งตัวและแกนนอกที่เป็นของเหลวซึ่งหมุนวนก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก ด้านบนคือชั้นแมนเทิล (mantle) หรือเนื้อโลก และเปลือกโลกซึ่งเป็นบริเวณที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่

แต่ดาวพุธนั้นแตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง แกนกลางของดาวพุธคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 85% ของรัศมีทั้งหมด มีเพียงชั้นแมนเทิลและเปลือกหินบาง ๆ อยู่ด้านบน นี่คือปัจจัยที่ทำให้ดาวพุธมีความหนาแน่นสูงอย่างยิ่ง ทว่าเหตุผลที่โครงสร้างของมันกลายเป็นเช่นนี้ยังคงไม่เป็นที่กระจ่าง

“กระบวนการก่อตัวของดาวพุธเป็นปัญหาใหญ่” นิโคลา โตซี นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากศูนย์อวกาศเยอรมันในกรุงเบอร์ลิน กล่าว

“ยังไม่ชัดเจนว่าทำไมดาวพุธถึงมีสภาพอย่างที่เห็น”

ภารกิจสำรวจดาวพุธในเวลาต่อมา ได้แก่ภารกิจเมสเซนเจอร์ (Messenger mission) ของนาซา ซึ่งโคจรรอบดาวพุธระหว่างปี 2011 ถึง 2015 กลับยิ่งสร้างคำถามมากขึ้นไปอีก

ขณะที่โคจรอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เพียง 36 ล้านไมล์ (60 ล้านกิโลเมตร) อุณหภูมิในตอนกลางวันบนดาวพุธอาจสูงถึง 430 องศาเซลเซียส (800 องศาฟาเรนไฮต์) ขณะที่ตอนกลางคืนอาจลดต่ำลงถึง -180 องศาเซลเซียส (-290 องศาฟาเรนไฮต์)

แม้อุณหภูมิจะสุดขั้วเช่นนี้ แต่ภารกิจเมสเซนเจอร์กลับพบว่าดาวพุธมีธาตุระเหยง่าย เช่น โพแทสเซียม และทอเรียมกัมมันตรังสีบนพื้นผิว ซึ่งควรจะถูกทำให้ระเหยไปโดยรังสีของดวงอาทิตย์ตั้งแต่ต้นแล้ว

นอกจากนี้ยังพบโมเลกุลเชิงซ้อนซ่อนตัวอยู่บนผิวดาวพุธด้วย เช่น คลอรีน หรือแม้แต่น้ำแข็งที่กักเก็บอยู่ในปล่องอุกกาบาตบริเวณขั้วดาวที่มืดมิดตลอดเวลา

“มันเป็นเรื่องน่าปวดหัวชะมัด (เมื่อใช้สมมติฐานทั่วไป) คุณจะไม่ได้ดาวพุธสักดวงเดียว” ฌอง เรย์มอนด์

การค้นพบเช่นนี้ยิ่งทำให้เกิดแนวคิดว่าดาวพุธอาจไม่ใช่ดาวเคราะห์ที่ควรอยู่ในตำแหน่งปัจจุบันซึ่งคือตำแหน่งรอบดวงอาทิตย์

นักดาราศาสตร์ตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับตำแหน่งของดาวพุธมาเป็นเวลานาน เพราะมันอยู่ในบริเวณที่เราไม่คิดว่าจะมีดาวเคราะห์แบบดาวพุธก่อตัวขึ้นได้ง่ายนัก

เรารู้ว่าระบบสุริยะของเราเริ่มต้นจากแผ่นจานของฝุ่นและก๊าซที่ล้อมรอบดาวฤกษ์ แล้วดาวเคราะห์ก็ค่อย ๆ ก่อตัวขึ้นโดยเก็บสะสมวัสดุในจาน จนทำให้เกิดช่องว่างขึ้นในที่สุด แต่เมื่อตรวจสอบด้วยแบบจำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์ ดาวพุธกลับอยู่ห่างจากดาวศุกร์มากเกินไปจนไม่สามารถอธิบายได้ ไม่ว่าผู้เชี่ยวชาญด้านพลวัตจะปรับแบบจำลองเช่นใด มันก็ไม่สามารถสร้างดาวพุธให้มีลักษณะอย่างที่เราเห็นในปัจจุบันได้เลย

นักดาราศาสตร์ใช้เวลาหลายปีในการปรับปรุงแบบจำลองและทดสอบแนวคิดต่าง ๆ ว่าดาวพุธอาจก่อตัวขึ้นอย่างไร มีหลายสมมติฐานที่ได้รับการพูดถึงอย่างกว้างขวาง หนึ่งในแนวคิดที่ถูกหยิบยกมากที่สุดคือ ดาวพุธอาจเคยมีขนาดใหญ่กว่านี้มาก อาจใหญ่เป็นสองเท่าของมวลปัจจุบัน และเกือบเท่าดาวอังคาร และอาจโคจรอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าเดิม

หลักฐานสนับสนุนแนวคิดนี้มาจากระดับโพแทสเซียมและทอเรียมที่ตรวจพบบนดาวพุธ ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับระดับของดาวอังคารมากกว่า และดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่ก่อตัวอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ในลำดับถัดไป

ทฤษฎีหนึ่งชี้ว่า ในช่วงประมาณ 10 ล้านปีแรกหลังการก่อตัว ดาวพุธยุคแรกเริ่มหรือโพรโต-เมอร์คิวรี เคยถูกชนโดยวัตถุขนาดมหึมา อาจเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับดาวอังคาร

การชนครั้งนั้นได้กระชากเอาชั้นนอกของดาวพุธ ทั้งเปลือกและชั้นแมนเทิลออกไป จนเหลือไว้เพียงแกนกลางที่มีความหนาแน่นสูงและอุดมด้วยเหล็ก ซึ่งกลายเป็นส่วนใหญ่ของดาวเคราะห์ที่เราเห็นในปัจจุบัน

ที่มาของภาพ : ESA

อเลสซานโดร มอร์บิเดลลี ผู้เชี่ยวชาญด้านพลวัตดาวเคราะห์จากหอดูดาวโกตดาซูร์ เมืองนีซ ประเทศฝรั่งเศส บอกว่าคำอธิบายนี้นับเป็นแนวคิดที่นักดาราศาสตร์ให้การสนับสนุนมากที่สุดในปัจจุบัน

“โดยทั่วไปแล้ว เราเชื่อว่าดาวพุธเผชิญกับการชนครั้งใหญ่ที่ทำให้ชั้นแมนเทิลส่วนใหญ่ถูกกระชากออกไป” เขากล่าว

ด้านคัมบิโอนีกล่าวว่าการชนจะต้องเป็นการปะทะแบบเฉียดผ่าน เพื่อไม่ให้ดาวพุธถูกทำลายจนหมดสิ้น

อย่างไรก็ตาม แม้การชนกันจะเกิดขึ้นบ่อยครั้งในระบบสุริยะยุคแรก การลอกเอาวัสดุจำนวนมากออกจากดาวพุธเช่นนี้ต้องอาศัยการปะทะรุนแรงอย่างยิ่งที่ความเร็วมากกว่า 224,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (100 กม./วินาที) ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ไม่น่าจะเกิดขึ้น เพราะวัตถุส่วนใหญ่ในเวลานั้นมีแนวโน้มเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ไปในทิศทางเดียวกันและมีความเร็วใกล้เคียงกัน คล้ายรถที่แล่นอยู่บนวงเวียน

การชนลักษณะนี้ยังควรจะทำให้ธาตุระเหยง่ายซึ่งรวมถึงทอเรียมต้องถูกกวาดออกไปด้วย ทำให้การที่ยานเมสเซนเจอร์ตรวจพบธาตุดังกล่าว จึงเป็นอีกปริศนาชวนให้งุนงงว่าแล้วธาตุเหล่านี้จะรอดพ้นจากเหตุการณ์รุนแรงเช่นนั้นมาได้อย่างไร ?

แม้ไม่มีการชนเกิดขึ้น ก็ยังไม่ชัดเจนว่าธาตุเหล่านี้จะยังคงอยู่บนดาวพุธได้อย่างไร

“วัตถุที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ขนาดนั้นไม่ควรจะมีธาตุระเหยง่ายอยู่มากนัก” เดวิด รอเธอรี นักธรณีวิทยาดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยเดอะโอเพนในสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นผู้ร่วมดูแลเครื่องมือวัดรังสีเอกซ์สำหรับถ่ายภาพดาวพุธ (MIXS) บนยานเบปีโคลอมโบ ซึ่งมีภารกิจศึกษาธาตุระเหยง่ายบนดาวเคราะห์ดวงนี้ กล่าว

“ดังนั้น ดาวพุธเริ่มต้นอยู่ไกลออกไปกว่านี้หรือไม่ ? หรือว่าวัสดุที่รวมตัวกันก่อตัวเป็นดาวพุธเริ่มต้นมาจากบริเวณที่ไกลกว่า ?”

บางทีดาวพุธอาจไม่ได้เป็นผู้ถูกชน แต่อาจเป็นตัวพุ่งชนเอง โดยพุ่งเข้าหาดาวเคราะห์อีกดวง เช่นดาวศุกร์ ก่อนจะมาอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน แนวคิดนี้ถือว่ามีความเป็นไปได้ เพราะการลอกชั้นแมนเทิลออกจากดาวพุธอาจเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าในกรณีชนแล้วเฉียดผ่านแบบ “ชนแล้วหนี”

“หากมันเป็นผู้พุ่งชน ไม่ใช่ผู้ถูกชน ก็จะอธิบาย (การก่อตัวของ) ดาวพุธได้ง่ายกว่า” โอลิวิเยร์ นามูร์ นักธรณีวิทยาดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยคาทอลิกแห่งเลอเวิน ประเทศเบลเยียม กล่าว

และดาวพุธก็อาจไม่ได้เป็นเพียงก้อนหินขนาดดาวเคราะห์ลูกเดียวที่พุ่งทะยานไปทั่วระบบสุริยะยุคแรกเท่านั้น เพราะแม้แต่ดวงจันทร์ของโลกเองก็เชื่อกันว่าก่อตัวขึ้นจากการที่วัตถุขนาดเท่าดาวอังคารชื่อเธีย (Theia) พุ่งชนโลกยุคดึกดำบรรพ์ จนทำให้เศษวัสดุปริมาณมหาศาลแตกออกมา

ที่มาของภาพ : NASA

ไม่ว่าภาพจำลองการชนของดาวพุธจะเป็นแบบใด ประเด็นหนึ่งที่ยังไม่ชัดเจนคือ เหตุใดเศษหินที่ถูกดีดออกสู่อวกาศจึงไม่ตกกลับลงมาบนดาวเคราะห์ หรือก่อรูปเป็นดวงจันทร์ของตัวเอง (เนื่องจากดาวพุธไม่มีดวงจันทร์)

ความเป็นไปได้หนึ่งคือกระบวนการที่เรียกว่า “การบดทุบจากการชน” (collisional grinding) ซึ่งวัสดุที่ถูกดีดออกจากดาวพุธถูกทำลายจนกลายเป็นฝุ่น ก่อนจะถูกพัดพาออกไปด้วยพลังงานรุนแรงของลมสุริยะ

“การบดทุบจากการชนคือกระบวนการที่เศษซากเหล่านั้นเสียดสีและแตกตัวเป็นชิ้นเล็กลงเรื่อย ๆ” เจนนิเฟอร์ สโครา ผู้เชี่ยวชาญด้านการก่อตัวของดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยโตรอนโต ประเทศแคนาดา กล่าว

“สุดท้ายคุณจะได้ดาวพุธที่มีขนาดเล็กลงและมีความหนาแน่นมากขึ้น”

แต่เธอกล่าวว่ากระบวนการนี้ต้องอาศัยอัตราการบดทุบที่สูงมากเพื่อให้เกิดขึ้นได้จริง ซึ่งอาจสูงเกินกว่าที่คาดไว้ว่าจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติ

อีกแนวคิดหนึ่งคือ อาจไม่เคยเกิดการชนครั้งใหญ่เลย แต่ดาวพุธอาจก่อตัวขึ้นจากวัสดุที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นวัสดุที่มีธาตุเหล็กสูง

สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนจากแอนเดอร์ส โยฮันเซน ผู้เชี่ยวชาญด้านการก่อตัวดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก และมหาวิทยาลัยลุนด์ ประเทศสวีเดน โดยเชื่อว่าเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ดาวพุธก่อตัวในบริเวณที่ระบบสุริยะมีอุณหภูมิสูงมากกว่า และการปะทุของดวงอาทิตย์เมื่อแรกถือกำเนิดทำให้ฝุ่นที่มีน้ำหนักเบาส่วนใหญ่ระเหยหายไปจากบริเวณที่ดาวพุธก่อตัว เหลือเพียงวัสดุที่มีธาตุเหล็กหนักกว่าให้รวมตัวกัน

“จากนั้นคุณก็สามารถก่อรูปเป็นดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยเหล็กได้” โยฮันเซนกล่าว

แต่แนวคิดนี้ก็ยังมีปัญหา หากสิ่งนี้เป็นความจริง เหตุใดดาวพุธจึงหยุดเติบโตอยู่ที่ขนาดปัจจุบัน แทนที่จะสะสมวัสดุที่อุดมด้วยเหล็กต่อไปเรื่อย ๆ

“มันจะต้องมีวัสดุอยู่รอบ ๆ เป็นจำนวนมาก” โยฮันเซนกล่าว ทำให้ไม่ชัดเจนว่าทำไมเราจึงเหลือดาวเคราะห์ขนาดเล็กอย่างที่เห็นในปัจจุบัน

รอบดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ เราพบหลักฐานของดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายดาวพุธแต่มีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งรู้จักกันในชื่อ “ซูเปอร์เมอร์คิวรี”

มันเป็นดาวเคราะห์ที่มีธาตุเหล็กสูง มีความหนาแน่นมาก และมีมวลรวมทั้งขนาดใหญ่กว่าโลก แต่ยังคงมีแกนกลางที่อุดมด้วยเหล็กขนาดใหญ่เหมือนกัน

เหตุผลที่เรายังไม่พบดาวเคราะห์ที่มีขนาดเท่าดาวพุธเลย ก็เพราะมันมีขนาดเล็กเกินไป ทำให้สังเกตได้ยากเมื่อเทียบกับแสงจ้าและแรงดึงดูดมหาศาลจากดาวฤกษ์แม่

คัมบิโอนีกล่าวว่าการเฝ้าสังเกตดาวฤกษ์ดวงอื่นบ่งชี้ว่า “ซูเปอร์เมอร์คิวรี” อาจพบได้ค่อนข้างบ่อยในกาแล็กซีของเรา โดยอาจคิดเป็นราว 10-20% ของดาวเคราะห์ทั้งหมดที่ค้นพบ นี่เป็นปัญหาอยู่บ้าง เพราะเราไม่รู้ว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ก่อตัวขึ้นอย่างไรไม่ต่างจากกรณีของดาวพุธ ตัวอย่างเช่น พวกมันมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะอธิบายด้วยสถานการณ์การชนแบบใด ๆ ได้

“มันพบได้บ่อยจนน่ากังวล” คัมบิโอนีกล่าว

“รอยย่นบนพื้นผิวที่ดูเรียบเนียนบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์หดตัวลงอย่างมากในขณะที่มันเย็นตัวตลอดเวลาหลายพันล้านปี”

ยังมีทฤษฎีอื่นที่อธิบายว่าดาวพุธอาจก่อตัวขึ้นมาได้อย่างไร เช่น ทฤษฎีที่ว่าดาวเคราะห์ชั้นในไม่ได้ก่อตัว ณ ตำแหน่งที่พวกมันอยู่ในปัจจุบัน แต่เคลื่อนที่สลับตำแหน่งกันไปมา ก่อนที่จะเข้าที่เข้าทางตามที่เห็นในระบบสุริยะปัจจุบัน

ในแบบจำลองหนึ่งของระบบสุริยะ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคารอาจก่อตัวขึ้นจากวงแหวนของสสารสองชั้นที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์ โดยโลกและดาวศุกร์ก่อตัวเคียงข้างดาวพุธในวงแหวนด้านใน ก่อนที่พวกมันจะ “เคลื่อนที่ออกไปและทิ้งดาวพุธไว้เบื้องหลัง” เรย์มอนด์ กล่าว เนื่องจากดาวพุธมีมวลน้อยกว่า

การจำลองโดยแมตต์ คลีเมนต์ ผู้เชี่ยวชาญด้านพลวัตดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด ในสหราชอาณาจักร ชี้ว่าดาวเคราะห์หินทั้งหมดอาจก่อตัวใกล้ดวงอาทิตย์กว่านี้มากในบริเวณภายในวงโคจรปัจจุบันของดาวพุธ ก่อนจะเคลื่อนออกไปด้านนอก “ดาวพุธถูกผลักออกจากพื้นที่หลักและหมดวัสดุให้สะสม” เขากล่าว

อย่างไรก็ดี แนวคิดนี้ยังไม่อาจอธิบายได้ว่าทำไมดาวพุธจึงมีแกนกลางขนาดใหญ่เช่นนี้ เว้นแต่ว่ามันจะเคลื่อนเข้าสู่บริเวณของระบบสุริยะที่อุดมด้วยธาตุเหล็กมากกว่า แต่แนวคิดนี้ช่วยอธิบายได้ว่าทำไมดาวพุธจึงมีขนาดเท่าที่เห็น และเหตุใดมันจึงอยู่ห่างจากดาวศุกร์ในระดับปัจจุบัน

“ผมคิดว่ากลไกการเคลื่อนย้ายตำแหน่ง (migration) เป็นสิ่งจำเป็น” คลีเมนต์กล่าว

ยังมีแนวคิดที่แปลกกว่านั้นอีก กล่าวคือ หากดาวพุธไม่ใช่ดาวเคราะห์หินโดยแท้ แต่เป็นแกนกลางเปลือยของดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี ที่ถูกดึงชั้นบรรยากาศออกไปหมด ?

แม้แนวคิดนี้เคยถูกหยิบยกขึ้นมา แต่คัมบิโอนีมองว่าไม่น่าเป็นไปได้

“เป็นเรื่องยากมากที่จะลอกชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีออกไปได้” เขากล่าว เนื่องจากดาวเคราะห์ประเภทนั้นมีแรงโน้มถ่วงสูงมหาศาล

ข้อมูลทั้งหมดนี้ให้เบาะแสจำนวนมากแก่นักดาราศาสตร์ แต่ก็ยังไม่ก่อให้เกิดฉันทามติว่าดาวพุธก่อตัวขึ้นอย่างไร ด้วยเหตุนี้ ยานเบปีโคลอมโบอาจเป็นกุญแจไขคำตอบบางประการ

มันเป็นยาน 2 ลำที่บริหารโดยองค์การอวกาศยุโรป (Esa) และองค์การอวกาศญี่ปุ่น (Jaxa) ที่เชื่อมต่อกัน และเมื่อภารกิจสำรวจเข้าสู่วงโคจรรอบดาวพุธ ยานทั้งสองจะแยกออกจากกัน จากนั้นพวกมันจะใช้เครื่องมือต่าง ๆ ในการทำแผนที่องค์ประกอบบนพื้นผิวของดาวพุธ พร้อมทั้งศึกษาความโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็กอันอ่อนแอของดาวเคราะห์ดวงดังกล่าว รวมถึงการสังเกตการณ์อื่น ๆ

ที่มาของภาพ : Getty Pictures

“ยานเบปีโคลอมโบจะวัดมาตรต่าง ๆ เพิ่มเติม ซึ่งจะช่วยบอกเราถึงต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ดวงนี้ได้” โตซี กล่าว

ประเด็นที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการค้นหาว่าพื้นผิวและชั้นใต้พื้นผิวของดาวพุธประกอบด้วยอะไรบ้าง

“การรู้ถึงองค์ประกอบนั้นช่วยจำกัดขอบเขตความเป็นไปได้ของกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์” โตซี กล่าว

หากดาวพุธเคยมีขนาดใหญ่กว่านี้มากก่อนจะถูกกระชากชั้นนอกออกไป มันก็ควรจะทำให้เกิดชั้นแมนเทิลหลอมละลายชั่วคราว เป็นมหาสมุทรแมกมาขนาดมหึมาที่เราสามารถพบหลักฐานได้ในปัจจุบัน

“สิ่งนี้จะเย็นตัวและแข็งตัวในลักษณะเฉพาะ” โตซีกล่าวถึงหลักฐานที่ยานเบปีโคลอมโบอาจสามารถมองหาได้

ภาพถ่ายชุดแรกที่ยานส่งกลับมา ขณะบินเฉียดดาวพุธเมื่อต้นปีนี้ ยังไม่พบหลักฐานของมหาสมุทรแมกมาโบราณดังกล่าว แต่ภาพเหล่านั้นเผยให้เห็นพื้นผิวดาวเคราะห์ที่เต็มไปด้วยรอยแผลจากปล่องอุกกาบาต และลวดลายจากการไหลของลาวาในอดีต

นอกจากนี้ยังมองเห็นร่องรอยของน้ำท่วมลาวาที่เกิดขึ้นราว 3.7 พันล้านปีก่อน ซึ่งเมื่อแข็งตัวแล้วได้ก่อให้เกิดพื้นที่ผิวเรียบขนาดใหญ่ และเติมเต็มปล่องที่มีอายุมากกว่า แม้จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ใหม่กว่ามหาสมุทรแมกมาที่คาดว่าเคยมีอยู่ แต่รอยย่นที่ชัดเจนบนพื้นผิวเรียบเหล่านี้บ่งชี้ว่าดาวพุธได้หดตัวลงอย่างมากในเวลาหลายพันล้านปีขณะที่มันเย็นตัวลง

แกนกลางถือเป็นชิ้นส่วนสำคัญอีกประการหนึ่งของประวัติศาสตร์ดาวเคราะห์ดวงนี้ และยานสำรวจจะวัดแรงโน้มถ่วงด้วยการยิvเลเซอร์สะท้อนจากพื้นผิวดาว เพื่อตรวจสอบว่าดาวพุธเปลี่ยนรูปมากน้อยเพียงใดเมื่อได้รับแรงดึงดูดจากดวงอาทิตย์ ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโครงสร้างของแกนกลางได้ดีขึ้น

“การรู้ถึงองค์ประกอบของแกนกลางจะช่วยให้เราสามารถย้อนรอยที่มาของดาวพุธได้เช่นกัน” โตซี กล่าว

ยานเบปีโคลอมโบยังควรช่วยเปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับธาตุระเหยง่ายบนดาวพุธ ซึ่งยังคงเป็นปริศนา

“เรารู้ว่าดาวพุธอุดมด้วยธาตุระเหยง่าย แต่เรายังไม่รู้ว่ามีธาตุระเหยชนิดใดบ้างทั้งหมด” รอเธอรีกล่าว

ยานสำรวจนี้อาจช่วยไขปริศนาดาวพุธอื่น ๆ ด้วย เช่น เหตุใดพื้นผิวที่เต็มไปด้วยปล่องอุกกาบาตของมันจึงมืดมาก ดาวเคราะห์ดวงนี้สะท้อนแสงเพียงประมาณ 2 ใน 3 ของดวงจันทร์ของโลกเรา ทำให้มีการตั้งสมมติฐานว่าอาจมีชั้นวัสดุสีเข้ม เช่น กราไฟต์ ปกคลุมอยู่บนพื้นผิว

ที่มาของภาพ : ESA/ BepiColombo/ MTM

อย่างไรก็ดี หากต้องการเข้าใจที่มาของดาวพุธอย่างแท้จริง นักวิทยาศาสตร์ต่างใฝ่ฝันว่าจะสามารถส่งยานลงจอดบนดาวเคราะห์ดวงนี้ได้สักวันหนึ่ง และอาจส่งตัวอย่างกลับมายังโลก

นี่เคยเป็นส่วนหนึ่งของข้อเสนอภารกิจเบปีโคลอมโบในระยะแรก แต่ถูกตัดออกไปเนื่องจากต้นทุนและความซับซ้อน

“สิ่งที่เราต้องการจริง ๆ คือชิ้นตัวอย่างจากดาวพุธ” รอเธอรีกล่าว โดยอธิบายว่าจะทำให้เราสามารถวิเคราะห์ได้อย่างละเอียดว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ประกอบขึ้นจากอะไร

ไม่มีภารกิจลักษณะนั้นถูกวางแผนไว้ในอนาคตอันใกล้ แต่ก็มีข้อเสนออยู่บ้าง

แทนที่จะส่งยานลงจอด “ความหวังที่ดีที่สุดของเราคือการค้นพบอุกกาบาตที่มีต้นกำเนิดจากดาวพุธ” รอเธอรีกล่าว ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่เป็นไปไม่ได้เลย อุกกาบาตจากดาวอังคารถูกพบบนโลกแล้วหลายร้อยก้อน แต่ยังไม่พบก้อนใดที่ยืนยันได้อย่างชัดเจนว่ามาจากดาวพุธ (หรือจากดาวศุกร์เช่นกัน)

มีข้อเสนอว่ากลุ่มอุกกาบาตหายากบนโลกที่เรียกว่า “ออไบรต์” (aubrites) อาจเป็นเศษส่วนของดาวพุธยุคแรกเริ่ม หรือโพรโต-เมอร์คิวรี ดาวพุธขนาดใหญ่ในอดีตที่ถูกชนและแตกออก

มอร์บิเดลลีกล่าวว่าแนวคิดนี้ยังคงเป็น “การคาดเดาที่ไกลเกินจริง” แต่ก็ยังน่าดึงดูด เพราะองค์ประกอบทางเคมีและคุณลักษณะแร่ของมันคล้ายกับสิ่งที่เราเชื่อว่าโพรโต-เมอร์คิวรีน่าจะมี (อ่านเกี่ยวกับ “หินเทียบเคียง” บนโลกที่มีลักษณะใกล้เคียงหินของดาวพุธได้)

กามีย์ การ์ตีเยร์ นักศิลาวิทยาจากมหาวิทยาลัยลอแรนในฝรั่งเศส กำลังเป็นผู้นำการศึกษากลุ่มอุกกาบาตออไบรต์ เพื่อสำรวจความเป็นไปได้นี้ในช่วงสองปีข้างหน้า

“เราได้ชุดตัวอย่างออไบรต์ที่ยอดเยี่ยมมาก” เธอกล่าว ซึ่งทีมของเธอได้รวบรวมตัวอย่างจากออไบรต์ราว 20 ชิ้น

ตอนนี้พวกเขาจะศึกษามันในห้องปฏิบัติการเพื่อค้นหาว่ามันเป็นเศษส่วนของดาวพุธจริงหรือไม่

“เราควรจะได้หลักฐานที่ชัดเจน ไม่ว่าจะเพื่อหักล้างหรือสนับสนุนสมมติฐานนี้” การ์ตีเยร์ กล่าว

ประเด็นสำคัญของการทำความเข้าใจการก่อตัวของดาวพุธ คือการทำความเข้าใจกระบวนการก่อตัวของดาวเคราะห์โดยรวม ดาวพุธเป็นเพียงเหตุบังเอิญจากการชนความเร็วสูงครั้งหนึ่งในระบบสุริยะของเรา หรือเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นได้ทั่วไปมากกว่านั้น ?

“บางทีดาวพุธอาจไม่ใช่วัตุที่หายากนัก และเป็นผลลัพธ์ตามธรรมชาติของกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์” โตซีกล่าว

สำหรับตอนนี้ ปริศนาที่มาของดาวพุธยังคงอยู่ เหตุใดเราจึงมีดาวเคราะห์ขนาดเล็กแปลกประหลาดและอุดมด้วยโลหะมากเช่นนี้ในระบบสุริยะ และดาวฤกษ์ดวงอื่นมีดาวพุธของตนเองด้วยหรือไม่ ?

ภายนอก ดาวพุธอาจดูเป็นโลกสีเทาที่เต็มไปด้วยรอยแผลจากปล่องอุกกาบาต ไร้ความน่าสนใจใด ๆ ที่เห็นได้ชัด แต่ในเชิงลึก ดาวเคราะห์ลึกลับดวงนี้อาจเป็นหนึ่งในสถานที่ที่น่าหลงใหลที่สุดในระบบสุริยะก็เป็นได้

“เป็นไปได้ว่าดาวพุธเป็นเพียงดาวเคราะห์ที่ไม่น่าจะเกิดขึ้นได้” สโครากล่าว และบอกว่าดาวเคราะห์ที่ตามไทม์ไลน์ปกติแล้ว มันไม่น่าจะมีตัวตนอยู่เลย แต่มันกลับมีอยู่จริงในไทม์ไลน์ของเรา