56814503025: พื้นผิวของดาวพุธ

พื้นผิว

พื้นผิวของดาวพุธมีลักษณะคล้ายดวงจันทร์ โดยเฉพาะด้านไกลโลก เพราะต่างไม่มีบรรยากาศ แต่ดาวพุธมีขนาดใหญ่กว่า มีแรงโน้มถ่วงสูงกว่า ขอบหลุมบนดาวพุธจึงเตี้ยกว่าบนดวงจันทร์ ยานอวกาศที่เข้าไปเฉียดใกล้ๆ ดาวพุธและนำภาพมาต่อกันจนได้ภ าพพื้นผิวดาวพุธดังกล่าวคือ ยานอวกาศมารีเนอร์ 10 ของสหรัฐอเมริกาเมื่อ พ.ศ. 2517 นับว่าเป็นยานลำแรกและลำเดียวที่ส่งไปสำรวจดาวพุธ ยานมารีเนอร์ 10 เข้าใกล้ดาวพุธ 3 ครั้งด้วยกัน คือ เมื่อเดือนมีนาคม และ กันยายน พ.ศ. 2517 และเดือนมีนาคม พ.ศ. 2518 ยานเข้าใกล้ดาวพุธที่สุดครั้ง แรกเมื่อวันที่ 29 มีนาคม พ.ศ. 2517 และได้ส่งภาพกลับมา 647 ภาพ ครั้งที่ 2 เมื่อวันที่ 21 กันยายน พ.ศ. 2517 และครั้งที่ 3 เมื่อวันที่ 16 มีนาคม พ.ศ. 2518 ขณะนั้นเครื่องมือภายในยานได้เสื่อมสภาพลง ในที่สุดก็ติดต่อกับโลกไม่ได้ตั้งแต่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2518 ยานมารีเนอร์ 10 จึงกลายเป็นขยะอวกาศที่โคจรอยู่รอบดวงอาทิตย์ โดยเข้ามาใกล้ดาวพุธครั้งคราวตามจังหวะเดิมต่อไปนอกจากดาวพุธจะมีช่วงกลางวันถึงกลางคืนยาวที่สุดแล้ว ยังมีทางโคจรที่รีมากด้วย เป็นรองเฉพาะดาวพลูโตเท่านั้น ดาวพุธมีระยะใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด 0.31 หน่วยดาราศาสตร์ และไกลที่สุด 0.47 หน่วยดาราศาสตร์ ทำให้ 2 ระยะนี้ แตกต่างกันถึง 0.16 หน่วยดาราศาสตร์ หรือ 24 ล้านกิโลเมตร นั่นหมายความว่า ถ้าไปอยู่บนดาวพุธจะเห็นดวงอาทิตย์มีขนาดเปลี่ยนแปลงค่อนข้างมาก โดยเมื่ออยู่ใกล้ดางอาทิตย์ที่สุดจะเห็นดวงอาทิตย์ใหญ่เป็น 2 เท่าครึ่งของเมื่ออยู่ไกลดวงอาทิตย์ที่สุด ซึ่งโตประมาณ 4 เท่าของที่เห็นจากโลก ในระหว่างเวลากลางวัน อุณหภูมิที่ผิวของดาวพุธช่วงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ ที่สูงสุดถึง 700 เคลวิน (ประมาณ 427 องศาเซลเซียส) สูงพอที่จะละลายสังกะสีได้ แต่ในเวลากลางคืนอุณหภูมิลดต่ำลงเป็น 50 เคลวิน (-183 องศาเซลเซียส) ต่ำพอที่จะทำให้ก๊าซคริปตอนแข็งตัว การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบนพื้นผิวดาวพุธจึงรุนแรง คือร้อนจัดในเวลากลางวันและเย็นจัดในเวลากลางคืน ปรากฏการณ์เช่นนี้เกิดบนดวงจันทร์ของโลกเราด้วย ทั้งนี้เพราะไม่มีบรรยากาศที่จะดูดกลืนความร้อนอย่างเช่นโลกลักษณะพิเศษของดาวพุธ มีความหนาแน่นสูงมาก (5.43 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เทียบกับโลก 5.52 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) เป็นดาวเคราะห์ประเภทโลก แต่มีความหนาแน่นมากเป็นพิเศษ ดาวพุธโตกว่าดวงจันทร์ไม่มาก แต่มีความหนาแน่นมากกว่าดวงจันทร์ถึง 16 เท่า เมื่อเทียบสัดส่วนแล้ว ดาวประเภทโลกซึ่งได้แก่ โลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพุธ และดวงจันทร์ ปรากฏว่าความหนาแน่นของโลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร และดวงจันทร์เพิ่มขึ้นตามขนาด กล่าวคือถ้าเขียนกราฟแสดงความหนาแน่นไว้เป็นแกนตั้ง และรัศมีไว้เป็นแกนนอน จะพบว่าดวงจันทร์ ดาวอังคาร ดาวศุกร์ และโลกอยู่บนเส้นตรงเดียวกัน ดวงจันทร์มีขนาดเล็กที่สุด จึงมีความหนาแน่นน้อยที่สุด โลกใหญ่ที่สุดมีความหนาแน่นมากที่สุด ส่วนดาวพุธอยู่สูงกว่าเส้นตรงนี้ จึงมีความหนาแน่นมากเป็นพิเศษจากสมบัติพิเศษข้อนี้ แสดงว่าแก่นกลางของดาวพุธมีความหนาแน่นสูง และมีขนาดใหญ่ องค์ประกอบส่วนมากจะเป็นเหล็ก แก่นกลางของดาวพุธเมื่อ เทียบกับขนาดภายนอกจึงใหญ่ที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทุกดวง สมบัติพิเศษข้อนี้นับเป็นการค้นพบใหม่ที่ทำให้เกิดปัญหาที่น่าคิดตามมาคือ ปัญหาเรื่องกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ นักดาราศาสตร์ส่วนมากเชื่อว่า ดวงอาทิตย์และบริวารเกิดจากเนบิวลาเดียวกัน ในเวลาใกล้เคียงกัน หากความเชื่อนี้เป็นจริง ย่อมมีข้ออธิบายเกี่ยวกับดาวพุธเป็นข้อใดข้อหนึ่งใน 3 ข้อต่อไปนี้คือ องค์ประกอบของเนบิวลาที่ก่อกำเนิดเป็นระบบสุริยะ บริเวณตำแหน่งของดาวพุธจะต้องมีความแตกต่างอย่างมากจากบริเวณอื่น ดวงอาทิตย์ในระยะเริ่มแรกอาจมีพลังผลักดันมากในการผลักก๊าซเบาๆ รวมทั้งธาตุที่มีความหนาแน่นต่ำให้หลุดลอยออกจากดาวพุธให้ไปอยู่รอบนอกของระบบสุริยะมีดาวขนาดใหญ่ดวงหนึ่งชนดาวพุธในระยะภายหลังการอุบัติขึ้นของดาวพุธไม่นาน ทำให้สารที่มีความหนาแน่นน้อยกลายเป็นก๊าซหลุดลอยไปจนหมดสิ้น มีข้อสังเกตที่น่าแปลกใจอยู่มากๆ คือ การตรวจไม่พบธาตุเหล็กบนพื้นผิวดาวพุธ นับว่าเป็นข้อขัดแย้งกับสมมติฐานที่ว่า แกนกลางของดาวพุธเป็นเหล็ก ในกรณีของโลก ดาวอังคาร และดวงจันทร์ ซึ่งมีแกนกลางเป็นเหล็กนั้นได้ตรวจ พบเหล็กในระดับผิวกายด้วย ดาวพุธจึงอาจเป็นดาวเคราะห์ชั้นในดวงเดียวที่มีเหล็กอยู่ ณ ใจกลางและมีพื้นผิวเป็นซิลิเกต ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำ และอาจเป็นไปได้ว่าดาวพุธหลอมอยู่เป็นเวลานาน จนทำให้โลหะหนักตกลงไปอยู่ข้างล่างที่ศูนย์กลาง คล้ายเหล็กตกตะกอนอยู่ข้างล่างของเตาเผา ดาวพุธมีสนามแม่เหล็กความเข้มสูง ยานมารีเนอร์ 10 ได้ตรวจพบว่าดาวพุธมีสนามแม่เหล็กความเข้มสูงรองจากโลก สำหรับดาวเคราะห์ขนาดเล็กด้วยกัน ในกรณีของโลกสนามแม่เหล็กเกิดจากการไหลหมุนเวียนของโลหะหลอม เหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้าภายในแก่นกลางของโลก ตามหลักการเดียวกันกับไดนาโมที่เลี้ยงตัวเองได้ ถ้าสนามแม่เหล็กของดาวพุธมีแหล่งกำเนิดแหล่งเดียวกับของโลก แสดงว่าแกนกลางของดาวพุธต้องเป็นของเหลวด้วยเช่นเดียวกันแต่สมมติฐานข้อนี้มีปัญหาอย่างหนึ่งตามมาคือ ดาวขนาดเล็กอย่างดาวพุธ จะมีอัตราส่วนของพื้นที่ต่อปริมาตรสูง ดังนั้น ถ้าอยู่ในสภาวะแวดล้อมเดียวกัน ดาวขนาดเล็กจะแผ่รังสีออกสู่อวกาศได้เร็วกว่า นั่นหมายความว่า หากดาวพุธมีแก่นกลางเป็นเหล็ก เพราะความหนาแน่นสูงและมีสนามแม่เหล็กความเข้มสูง แก่นกลางย่อมเย็นตัวและแข็งตัวนานมาแล้ว แต่แก่นกลางที่เป็นของแข็ง จะไม่สามารถก่อกำเนิดไดนาโมที่เลี้ยงตัวเองได้ ข้อขัดแย้งนี้นำไปสู่ความคิดที่ว่า แก่นกลางคงมีสารอย่างอื่นเจือปน สารเจือปนทำให้อุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็กลดลง เหล็กจึงอยู่ในสภาวะเหลว ที่อุณหภูมิต่ำลงได้ สารเจือปนที่เป็นไปได้คือ ซัลเฟอร์ ซึ่งมีมากในเอกภพ แต่ยังมีความคิดอื่นอีก เช่น แก่นกลางเป็นเหล็กแข็งล้อมรอบด้วยชั้นที่เป็นของเหลว ซึ่งเป็นส่วนผสมของเหล็กกับซัลเฟอร์ที่อุณหภูมิ 1,300 เคลวิน (1,027 องศาเซลเซียส) มีหลุมอุกาบาตขนาดใหญ่ 2 หลุมอยู่คนละด้านของดาวพุธ หลุมอุกาบาตขนาดใหญ่ที่เกิดจากการชนของดาวเคราะห์น้อยโดยตรง ชื่อแอ่งคาลอริส (Caloris Basin) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,300 กิโลเมตร เกิดเมื่อ 3,600 ล้านปีมาแล้ว แรงของการชนทำให้เกิดคลื่นปะทะแผ่เข้าไปภายในดาวพุธ แล้วเกิดเป็นริ้วรอยอีกด้านหนึ่งมีลักษณะเป็นภูเขาและรอยแยก
ต่อมาบริเวณนี้ถูกอุกาบาตอื่นชน และเกิดหลุมอุกาบาตเพตทราร์ค (Petrarch Crater) เกิดการชนรุงแรงมากพอที่จะทำให้ก้อนหินละลาย แล้วไหลเป็นทางยาว 100 กิโลเมตร ไปท่วมหลุมอุกาบาตขนาดเล็กกว่า ที่อยู่ใกล้เคียงกัน พื้นผิวดาวพุธมีร่องรอยเป็นทางยาวตัดกัน เรียกว่า ตารางของดาวพุธ (Mercurian Grid) ริ้วรอยเช่นนี้อาจเกิดจากการเปลี่ยนอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวพุธ เมื่อก่อนดาวพุธหมุนรอบตัวเองเร็วมาก อาจเป็นรอบละเพียง 20 ชั่วโมง ทำให้โป่งออกบริเวณเส้นศูนย์สูตร ขณะนั้นเปลือกนอกกำลังเย็นตัวลง เมื่ออัตราการหมุนช้าลง แรงโน้มถ่วงจะทำหน้าที่ดึงและปรับให้ดาวพุธมีความเป็นทรงกลมมากขึ้น ริ้วรอยที่เป็นขีดยาวตัดกันซึ่งอาจเกิดขึ้นในตอนนี้นั้น โปรดสังเกตว่าริ้วรอยนี้ไม่มีบนแอ่งคาลอริส แสดงว่าริ้วรอยเกิดก่อนแอ่งคาลอริส มีบรรยากาศที่เบาบางมาก บรรยากาศเกิดจากลมสุริยะซึ่งถูกดักจับไว้ โดยสนามแม่เหล็กของดาวพุธ เหนือพื้นผิว ณ จุดที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ลมสุริยะพลังงานสูงจะลงมาถึงและชนพื้นผิว ทำให้เกิดอนุภาคใหม่ที่อยู่ภายในแมกนีโทสเฟียร์ของดาวพุธ แต่เนื่องจากเวลากลางวันพื้นผิวดาวพุธร้อนมาก โมเลกุลของก๊าซบนพื้นผิวจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าความเร็วของการผละหนี ก๊าซจึงหนีไปหมด ดังนั้นในอดีตจึงเชื่อว่าดาวพุธไม่มีบรรยากาศเลย