องค์ประกอบที่ไม่คาดคิดของอุกกาบาตสองตัวสามารถเขียนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของดาวเคราะห์แดงได้ | เผยแพร่เมื่อ 2 เมษายน 2020 16:00 น ศาสตร์
โมเสกของดาวอังคารนี้เป็นการรวบรวมภาพที่ถ่ายโดย Viking Orbiter 1
จากองค์ประกอบการติดตามภายในหินของดาวอังคาร นักวิจัยกำลังร่วมมือกันว่าดาวเคราะห์นี้เกิดมาได้อย่างไร NASA/JPL-คาลเทค
ระบบสุริยะไม่ได้เป็นชุดของลูกกลมที่หมุนอย่างสงบที่เราเห็นในปัจจุบันเสมอไป ในยุคแรกสุดของดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่รวมตัวกันรอบดวงอาทิตย์และปะปนกันอย่างหายนะ เกมบิลเลียดจักรวาลนี้เล่นอย่างดุเดือดมากจนโลกอย่างโลกและดาวอังคารเริ่มต้นชีวิตด้วยก้อนหินที่ผสมกันอย่างราบรื่นเป็น
ส่วนใหญ่ หรือนักวิจัยหลายคนคิดว่า
การตรวจสอบอย่างละเอียดของเปลือกโลกดาวอังคารโบราณสองก้อนทำให้ทีมวิจัยสรุปได้ว่าดาวเคราะห์แดงอาจมีรูปแบบที่แตกต่างกันบ้าง การสำรวจธรณีเคมี ของพวกเขา ซึ่งปรากฏในสัปดาห์นี้ในNature Geoscienceแสดงให้เห็นว่าใต้เปลือกหินของดาวเคราะห์นั้นมีวัตถุสองประเภทบนดาวอังคาร ซึ่งเป็นวัตถุที่ยังไม่ผสมกันของดาวเคราะห์น้อยที่มารวมตัวกันเพื่อก่อตัวเป็นดาวอังคาร นักวิจัยแยกสารคู่นี้ออกจากกันโดยอาศัยร่องรอยของน้ำ ซึ่งทำให้ทฤษฎีมาตรฐานซับซ้อนขึ้นว่าดาวเคราะห์ที่เป็นหินอย่างโลกและดาวอังคารได้เปียกน้ำตั้งแต่แรก
“เราไม่ได้ตั้งใจจะทดสอบเรื่องทั้งหมดด้วยซ้ำ” เจสสิก้า บาร์นส์นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าว “แต่ผลที่เราได้รับจากเปลือกโลกที่ทำให้เราต้องย้อนกลับไปดูสมมติฐานนั้น”
เรื่องราวของการก่อตัวของดาวเคราะห์ที่ทีมค้นพบโดยไม่คาดคิดยังคงสามารถอ่านได้จากการกระจายของอะตอมที่เล็กที่สุด: ไฮโดรเจน อะตอมไฮโดรเจนส่วนใหญ่เป็นแสงซึ่งมีโปรตอนเพียงตัวเดียว แต่บางครั้งพวกมันก็อัดแน่นไปด้วยโปรตอนและนิวตรอนสองเท่า อนุภาคเหล่านี้ใช้ชื่อดิวเทอเรียม แต่โดยพื้นฐานแล้วพวกมันเป็นเพียงอะตอมของไฮโดรเจนหนักเท่านั้น นักวิจัยสามารถศึกษาประวัติศาสตร์ของส่วนต่างๆ ของดาวเคราะห์ได้โดยการวัดว่าตัวแปรหนักนั้นหายากเพียงใดเมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบที่เบากว่าทั่วไป
ตัวอย่างเช่น ชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ดูเหมือนว่าจะมีของหนักที่มีความเข้มข้นค่อนข้างสูง เนื่องจากไฮโดรเจนปกติมีแนวโน้มที่จะรั่วออกสู่อวกาศมากกว่าพันล้านปี นักวิจัยบางคนสงสัยว่าหินบนพื้นผิวจะปล่อยไฮโดรเจนเบาออกมาในลักษณะเดียวกัน แต่หินบนดาวอังคารสองสามก้อนที่พันกันบนโลกไม่ได้ให้คำตอบที่ชัดเจน “อุกกาบาตบนดาวอังคารเป็นปริศนามาช้านานแล้ว” บาร์นส์กล่าว “เพราะพวกเขาวางแผนไปทั่วแผนที่”
ในขั้นต้น ทีมงานตั้งใจที่จะศึกษาว่าเปลือกโลกสูญเสีย
ไฮโดรเจนแสงเหมือนในชั้นบรรยากาศหรือไม่ ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงวิเคราะห์อุกกาบาตที่ไม่เหมือนใครสองตัวซึ่งถูกกระแทกในอวกาศโดยผลกระทบจากสมัยโบราณและตกลงบนพื้นโลก หนึ่งซึ่งมีชื่อเล่นว่า Black Beauty เนื่องจากสีเข้ม เป็นการรวมตัวกันของหินเปลือกโลกหลายก้อน ซึ่งบางก้อนมีอายุย้อนไปถึง 4.4 พันล้านปีก่อน (ดาวอังคารมีอายุประมาณ 4.6 พันล้านปี) อุกกาบาตอีกตัวหนึ่งมีอายุประมาณสี่พันล้านปี ทั้งสองแสดงสัญญาณของการเปียกอย่างน้อยหนึ่งครั้งระหว่างการก่อตัวกับยุคปัจจุบัน เมื่อพิจารณาถึงอายุและเหตุการณ์ที่เปียกแฉะเหล่านี้ Barnes กล่าวว่า เรามี “ประวัติศาสตร์ดาวอังคารชิ้นใหญ่พอสมควรในตัวอย่างเพียงสองตัวอย่าง”
และเมื่อพวกเขาสร้างประวัติศาสตร์ดังกล่าวขึ้นใหม่ ทีมงานก็พบบางอย่างที่ทำให้งง: ปริมาณไฮโดรเจนสองรูปแบบในเปลือกดาวอังคารที่สัมพันธ์กันนั้นดูเหมือนจะไม่เปลี่ยนแปลงตลอดหลายชั่วอายุคน ต่างจากชั้นบรรยากาศ
แต่แล้วพวกเขาก็คิดอย่างรอบคอบมากขึ้นเกี่ยวกับบทบาทของเปลือกโลกมนุษย์ต่างดาว เมื่อการบดขยี้ระหว่างทวีปของโลกอย่างต่อเนื่องดูดน้ำ (และไฮโดรเจน) ออกจากอากาศและฝังไว้ เปลือกโลก ( เกือบตาย ) ของดาวอังคารยังคงแข็งตัวอยู่ที่เดิม ซึ่งเป็นการตกผลึกภายในดาวเคราะห์ หากต้องการทราบว่าเนื้อหาไฮโดรเจนผิดปกติกำลังพยายามจะพูดอะไร ทีมงานจะต้องเจาะลึกลงไปอีก
พวกเขาเจาะเข้าไปในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์
เพื่อค้นหาการวัดไฮโดรเจนของตัวอย่างหินดาวอังคารที่กำเนิดขึ้นใต้เปลือกโลกในเสื้อคลุมซึ่งเป็นชั้นคล้ายลาวาที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของดาวเคราะห์ พวกเขามุ่งเน้นไปที่หินลาวาที่ตกอยู่ในหนึ่งในสองประเภท ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ (ในแง่ขององค์ประกอบ) ซึ่งเป็นสัญญาณว่าพวกเขามาจากสองตำแหน่งที่แตกต่างกันในเสื้อคลุมของดาวอังคาร
หินลึกทั้งสองกลุ่มยังแตกต่างกันในแง่ของปริมาณไฮโดรเจนแต่ละชนิดที่มีอยู่ และเมื่อนักวิจัยสร้างแบบจำลองว่าหินทั้งสองชั้นสามารถหลอมรวมกันเป็นเปลือกโลกได้อย่างไร พวกเขาพบว่ามีอัตราส่วนไฮโดรเจนระดับกลางที่ใกล้เคียงกับค่าที่วัดได้ในอุกกาบาตทั้งสองเมื่อก่อนหน้านี้
กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลักฐานสองบรรทัดนี้ชี้ให้เห็นว่าลึกลงไปในดาวอังคารมีหินสองประเภทที่แตกต่างกันซึ่งหลงเหลือจากดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่ก่อตัวมัน เหมือนกับสมูทตี้ที่ผสมได้ไม่ดี ถ้าดาวอังคารอายุน้อยเป็นหัวร้อนพอที่จะละลายไปถึงแกนกลางของมันได้เต็มที่ ดังที่ทฤษฎีบางข้อแนะนำ หินเหล่านี้จะปะปนกันอย่างทั่วถึง และไม่มีร่องรอยของหน่วยการสร้างต่างๆ เหลืออยู่จนถึงทุกวันนี้
และเนื่องจากไฮโดรเจนผสมกับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ ผลลัพธ์ใหม่นี้ยังบอกเป็นนัยว่าความเปียกชื้นเพียงเล็กน้อยของดาวเคราะห์แดงมีต้นกำเนิดจากหลายแหล่ง ทฤษฎีทั่วไปหนึ่งข้อถือได้ว่าดาวเคราะห์ที่เป็นหินเช่นโลกและดาวอังคารได้รับน้ำมากจากอุกกาบาตชนิดหนึ่งที่เรียกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ แต่คอนไดรต์คาร์บอนิกที่อุดมด้วยน้ำมีแนวโน้มว่าทั้งหมดจะมีไฮโดรเจนสองประเภทในปริมาณใกล้เคียงกัน ซึ่งขัดแย้งกับลักษณะสองประการของภายในดาวอังคาร
บาร์นส์กล่าวว่า “คอนไดรต์คาร์บอนมีความสำคัญอย่างยิ่ง [สำหรับการส่งน้ำ] แต่อาจไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด”
ต่อไป เพื่อนร่วมงานของเธอบางคนจะทำงานเพื่อพัฒนาแบบจำลองของดาวอังคารในยุคแรกๆ เพื่อค้นหาว่าส่วนผสมที่หลอมละลายไปลึกแค่ไหน แบบจำลองดังกล่าวอาจมีประโยชน์ในการหาว่าดาวเคราะห์หินทั้งหมดของระบบสุริยะก่อตัวอย่างไร ในระหว่างนี้ บาร์นส์วางแผนที่จะศึกษาหินดาวอังคารในวงกว้างขึ้นเพื่อวางทฤษฎีใหม่นี้ไว้บนพื้นแข็งยิ่งขึ้น
“เราจะวิเคราะห์ตัวอย่างใหม่ๆ และวิเคราะห์อุกกาบาตอื่นๆ ต่อไป” เธอกล่าว “มีงานต้องทำมากมาย”
