(2 ส.ค.67) ‘ดาวพุธ’ (Mercury) เป็นดาวเคราะห์ลำดับแรกในระบบสุริยะ มีขนาดเล็กที่สุด และมีความหนาแน่นมากเป็นอันดับ 2 รองจากโลก โดยมีแกนโลหะขนาดใหญ่ครอบคลุมรัศมีของดาวพุธถึง 85% แต่ในขณะเดียวกัน มันยังเป็นดาวเคราะห์หินในระบบสุริยะที่มีการสำรวจน้อยที่สุดอีกด้วย
แต่ตามผลการวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications นักวิทยาศาสตร์พบว่า ที่ใต้พื้นผิวของดาวพุธซึ่งเชื่อกันว่าเป็นแกรไฟต์ ลึกลงไปอาจมี ‘ชั้นเพชร’ ซ่อนอยู่
เพชรเหล่านี้อาจก่อตัวขึ้นไม่นานหลังจากที่ดาวพุธก่อกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อนจากกลุ่มฝุ่นและก๊าซที่หมุนวนในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง
ทีมนักวิจัยได้ข้อสรุปดังกล่าว จากการทดลองสร้างสภาพแวดล้อมดังกล่าวขึ้นใหม่ในการทดลองด้วยเครื่องจักรที่เรียกว่า ‘เครื่องอัดแบบทั่ง’ (Anvil Press) ซึ่งปกติจะใช้ศึกษาว่าวัสดุต่าง ๆ มีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้แรงกดดันสูง แต่ยังใช้ในการผลิตเพชรสังเคราะห์ด้วย
ด้าน เบอร์นาร์ด ชาร์ลิเยร์ หัวหน้าภาควิชาธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยลีแยฌในเบลเยียม หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่า “มันเป็นแรงกดดันมหาศาลที่ทำให้เราสามารถนำตัวอย่างขนาดเล็กมาทดสอบภายใต้ความกดดันและอุณหภูมิสูงเช่นเดียวกับที่เราคาดว่าจะเกิดขึ้นภายในเนื้อโลก (Mantle) ของดาวพุธ”
ทีมวิจัยได้ใส่ส่วนผสมสังเคราะห์ของธาตุต่าง ๆ ซึ่งรวมถึงซิลิกอน ไททาเนียม แมกนีเซียม และอะลูมิเนียม เข้าไปในแคปซูลแกรไฟต์ เพื่อเลียนแบบองค์ประกอบตามทฤษฎีภายในดาวพุธ
จากนั้นนักวิจัยได้นำแคปซูลไปทดสอบภายใต้ความกดดันที่สูงกว่าความดันที่พบบนพื้นผิวโลกเกือบ 70,000 เท่า และอุณหภูมิสูงถึง 2,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นการจำลองสภาพที่น่าจะพบใกล้แกนดาวพุธเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
หลังจากตัวอย่างละลาย นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและแร่ธาตุภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และสังเกตเห็นว่า ‘แกรไฟต์ได้เปลี่ยนเป็นผลึกเพชร’
นักวิจัยกล่าวว่า กลไกนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจความลับที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นผิวดาวพุธได้มากขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของดาวเคราะห์และโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์นอกระบบที่มีลักษณะคล้ายกันอีกด้วย
ทั้งนี้ อย่างที่บอกไปข้างต้นว่า ดาวพุธเป็นหนึ่งในดาวที่มีการสำรวจน้อยมาก ภารกิจสำรวจดาวพุธครั้งสุดท้ายคือยาน MESSENGER ขององค์การนาซา (NASA) ซึ่งโคจรรอบดาวพุธระหว่างเดือน มี.ค. 2011 ถึงเดือน เม.ย. 2015
ภารกิจดังกล่าวรวบรวมข้อมูลเชิงธรณีวิทยา เคมี และสนามแม่เหล็กของดาวพุธ ก่อนที่ยานอวกาศจะเชื้อเพลิงหมดและพุ่งชนพื้นผิวดาวพุธ
หลิน เหยียนเฮ่า นักวิทยาศาสตร์ประจำศูนย์วิจัยขั้นสูงด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแรงดันสูงในปักกิ่ง หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่า “เรารู้ว่ามีคาร์บอนจำนวนมากในรูปแบบของแกรไฟต์บนพื้นผิวของดาวพุธ แต่กลับมีการศึกษาน้อยมากเกี่ยวกับส่วนภายในของดาวเคราะห์”
ชาร์ลิเยร์เสริมว่า “เมื่อเทียบกับดวงจันทร์หรือดาวอังคารแล้ว เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับดาวพุธ เนื่องจากเราไม่มีตัวอย่างจากพื้นผิวของดาวเคราะห์ด้วย” และบอกว่า ดาวพุธแตกต่างจากดาวเคราะห์หินดวงอื่น ๆ เนื่องจากมันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มาก จึงมีออกซิเจนในปริมาณต่ำมาก ซึ่งส่งผลต่อเคมีของดาวเคราะห์
หนึ่งในการค้นพบของ MESSENGER คือข้อเท็จจริงที่ว่า ดาวพุธอุดมไปด้วยคาร์บอนและพื้นผิวเป็นสีเทาเนื่องจากมีแกรไฟต์ ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของคาร์บอน อยู่ทั่วไป เพชรเองก็ประกอบด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์ ซึ่งก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง
นักวิจัยต้องการดูว่า กระบวนการนี้เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของดาวเคราะห์ได้หรือไม่
เมื่อหลิน, ชาร์ลิเยร์ และเพื่อนร่วมทีมวิจัยเตรียมการทดลองเพื่อเลียนแบบสภาวะภายในของดาวพุธไม่นานหลังจากการก่อตัวของดาว องค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งก็คือความรู้ที่ว่า มีกำมะถันอยู่ในดาวพุธด้วย ดังเช่นหลักฐานจากการศึกษาครั้งก่อน ๆ
ชาร์ลิเยร์บอกว่า “เราพบว่าสภาพแวดล้อมนั้นแตกต่างจากโลก เพราะมีกำมะถันจำนวนมากบนดาวพุธ ซึ่งทำให้จุดหลอมเหลวของตัวอย่างของเราลดลง”
เขาเสริมว่า “มันหลอมละลายอย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิต่ำกว่าเมื่อเทียบกับระบบที่ไม่มีกำมะถัน ซึ่งดีต่อเสถียรภาพของเพชร เนื่องจากเพชรชอบแรงดันสูงแต่มีอุณหภูมิต่ำกว่า”
ชาร์ลิเยอร์บอกว่า ความหนาของชั้นเพชรคาดว่าอยู่ระหว่าง 15-18 กิโลเมตร แต่เป็นเพียงการประมาณการเท่านั้น และอาจเปลี่ยนแปลงได้
ไม่สามารถบอกได้ว่าเพชรแต่ละเม็ดมีขนาดใหญ่เพียงใด “เราไม่มีเบาะแสเกี่ยวกับขนาดของเพชร แต่เพชรทำมาจากคาร์บอนเท่านั้น ดังนั้นเพชรจึงน่าจะมีองค์ประกอบคล้ายกับที่เราทราบบนโลก มันน่าจะมีลักษณะเหมือนเพชรบริสุทธิ์”
ส่วนคำถามว่าเพชรเหล่านี้จะถูกขุดขึ้นมาได้หรือไม่นั้น? ชาร์ลิเยร์บอกชัดเจนว่า “เป็นไปไม่ได้” แม้จะมีเทคโนโลยีขั้นสูงในอนาคตก็เป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเพชรเหล่านี้อยู่ที่ความลึกประมาณ 500 กิโลเมตร
“อย่างไรก็ตาม ลาวาบางส่วนบนพื้นผิวของดาวพุธเกิดจากการหลอมละลายของชั้นเนื้อโลกที่ลึกมาก จึงสมเหตุสมผลที่จะพิจารณาว่า กระบวนการนี้สามารถนำพาเพชรบางส่วนขึ้นมาบนพื้นผิวได้” เขากล่าว
ทั้งนี้ ทั้งหมดนี้เป็นเพียงการคาดเดาจากการจำลองสภาวะของดาวพุธเท่านั้น หากจะทราบข้อมูลที่ถูกต้องกว่านี้ อาจต้องฝากความหวังไว้กับภารกิจ ‘เบปีโคลอมโบ’ (BepiColombo) ซึ่งประกอบด้วยยานอวกาศ 2 ลำที่ปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือน ต.ค. 2018 และคาดว่าจะเข้าสู่วงโคจรของดาวพุธในเดือน ธ.ค. 2025
ภารกิจดังกล่าวซึ่งนำโดยองค์การอวกาศยุโรป (ESA) และสำนักงานสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) จะศึกษาดาวเคราะห์ดวงนี้จากวงโคจรและเปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับภายในและลักษณะเฉพาะของดาวพุธมากขึ้น
ชาร์ลิเยร์บอกว่า “เบปีโคลอมโบอาจสามารถระบุและวัดปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวดาวพุธได้ และอาจยังระบุได้ด้วยว่า มีเพชรอยู่บนพื้นผิวหรือมีแกรไฟต์มากกว่า”
