นักวิทยาศาสตร์จีนค้นพบ ‘กลไกความร้อน’ ของภูเขาไฟอายุน้อยบนดวงจันทร์
× กรุณาติดต่อทีมงานเพื่อดาวน์โหลดคลิป
ปักกิ่ง, 24 ส.ค. (ซินหัว) — บทความที่ตีพิมพ์ในวารสารไซเอนซ์ แอดวานซ์ (Science Advances) เมื่อวันเสาร์ (23 ส.ค.) ที่ผ่านมา ระบุว่าผลการศึกษาล่าสุดฉบับหนึ่งที่ศึกษาตัวอย่างดินดวงจันทร์ที่เก็บโดยภารกิจฉางเอ๋อ-6 ได้เผยถึงตัวขับเคลื่อนเชิงความร้อนที่อยู่เบื้องหลังภูเขาไฟอายุน้อยบนดวงจันทร์ ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับวิวัฒนาการที่แตกต่างกันของด้านใกล้และด้านไกลของดวงจันทร์ และทำให้เราเข้าใจเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ความร้อนของดวงจันทร์เพิ่มเติม
นักวิทยาศาสตร์เชื่อมาอย่างยาวนานว่าดวงจันทร์นั้น “สงบลงไปแล้ว” เมื่อประมาณ 3 พันล้านปีก่อน โดยกิจกรรมต่างๆ ของภูเขาไฟส่วนใหญ่ได้หยุดลงแล้ว อย่างไรก็ตาม ภารกิจฉางเอ๋อ-5 และฉางเอ๋อ-6 ของจีนได้นำตัวอย่างหินบะซอลต์ที่ก่อตัวขึ้นเมื่อ 2 พันล้าน และ 2.8 พันล้านปีก่อนกลับมา ซึ่งได้ยืนยันว่าการปะทุของภูเขาไฟยังคงเกิดขึ้นบนดวงจันทร์ ในช่วงที่เราเรียกกันว่า “ยุคหลัง” (later years) ของดวงจันทร์
สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามสำคัญเกี่ยวกับกลไกทางเทอร์โมไดนามิกส์ที่สนับสนุนให้เกิดกิจกรรมทางภูเขาไฟบนดวงจันทร์อย่างต่อเนื่องในยุคหลังของดวงจันทร์ ซึ่งหมายถึงช่วงเวลาตั้งแต่ประมาณ 3 พันล้านปีก่อนจนถึงปัจจุบัน
ทีมวิจัยจากสถาบันธรณีเคมีกว่างโจว สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน นำโดยวังเฉิงหยวน และสวีอี้กัง ร่วมกับนักวิจัยจากสถาบันอื่นๆ ได้ระบุหินบะซอลต์สองชนิดในตัวอย่างดินดวงจันทร์ของภารกิจฉางเอ๋อ-6 โดยหินบะซอลต์เหล่านี้ที่ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 2.8-2.9 พันล้านปีก่อน มีองค์ประกอบและความลึกของแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกันแม้จะมีอายุใกล้กันก็ตาม
ชนิดแรกคือหินบะซอลต์ที่มีไทเทเนียมต่ำมาก ซึ่งมีต้นกำเนิดจากชั้นแมนเทิลของดวงจันทร์ที่ค่อนข้างลึก ที่ระดับมากกว่า 120 กิโลเมตรใต้พื้นผิว ขณะที่อีกชนิดคือหินบะซอลต์ที่มีไทเทเนียมต่ำ ซึ่งมาจากส่วนที่ตื้นกว่าของชั้นแมนเทิลของดวงจันทร์ ที่ระดับความลึก 60-80 กิโลเมตรใต้พื้นผิว
หลังทำการจำลองสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูงภายในดวงจันทร์ นักวิจัยพบว่าหินบะซอลต์ทั้งสองชนิดมีต้นกำเนิดจากชั้นหินคนละชั้นกัน ซึ่งเป็นชั้นหินที่ก่อตัวขึ้นหลังจากมหาสมุทรแมกมาบนดวงจันทร์ในยุคแรกเริ่มเย็นตัวลง โดยหินบะซอลต์ชนิดหนึ่งในนั้นมาจากชั้นหินไพรอกซีน (pyroxenite layer) ทั่วไป และอีกชนิดมาจากชั้นหินไพรอกซีนที่ประกอบด้วยแร่อิลเมไนต์ (ilmenite)
ตามทฤษฎีดั้งเดิม ปรากฏการณ์เกี่ยวกับภูเขาไฟอายุน้อยบนดวงจันทร์ อาจเกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดที่อุดมด้วยน้ำหรือธาตุกัมมันตรังสีที่สร้างความร้อน อย่างไรก็ตาม แหล่งกำเนิดของหินบะซอลต์ที่เก็บโดยภารกิจฉางเอ๋อ-5 และฉางเอ๋อ-6 นั้นแห้ง และมีธาตุกัมมันตรังสีที่สร้างความร้อนในปริมาณน้อย ซึ่งเป็นการหักล้างสมมติฐานนี้
จากการเปรียบเทียบหินบะซอลต์ทั้งสองชนิด ทีมวิจัยได้เสนอกลไกใหม่ขึ้นมา กล่าวคือ เมื่อดวงจันทร์เย็นตัวลง ธรณีภาค (lithosphere) ของมันก็หนาขึ้น ทำให้แมกมาที่อยู่ลึกปะทุขึ้นมาโดยตรงได้ยาก แต่กลับถูกกักเก็บไว้ที่ด้านล่างของชั้นหินไพรอกซีนที่อยู่ตื้นๆ ในแมนเทิลของดวงจันทร์ แมกมาที่ถูกกักเก็บอยู่นี้ได้นำความร้อนขึ้นสู่เบื้องบน ทำให้เกิดการหลอมละลายบางส่วนในชั้นแมนเทิลระดับตื้นของดวงจันทร์และนำไปสู่การปะทุของภูเขาไฟ
เพื่อตรวจสอบแบบจำลองที่เสนอนี้เพิ่มเติม ทีมวิจัยได้วิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจระยะไกลของดวงจันทร์ทั่วโลก และพบการเปลี่ยนแปลงในกลไกทางเทอร์โมไดนามิกส์ของกิจกรรมภูเขาไฟบนดวงจันทร์เมื่อประมาณ 3 พันล้านปีก่อน ก่อนหน้านั้น แหล่งความร้อนมีความซับซ้อนและหลากหลาย ซึ่งอาจรวมถึงธาตุกัมมันตรังสี แรงไทดัล และการพุ่งชนของอุกกาบาต แต่ตั้งแต่ 3 พันล้านปีก่อนเป็นต้นมา กลไกได้กลายเป็นแบบเดียวกันมากขึ้น โดยเป็นการถ่ายเทความร้อนจากล่างขึ้นบนเป็นหลัก ซึ่งทำให้แหล่งกำเนิดของกิจกรรมภูเขาไฟอายุน้อยกระจุกตัวอยู่ในชั้นแมนเทิลระดับตื้น
การวิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจระยะไกลของดวงจันทร์ทั่วโลกเพิ่มเติม เผยให้เห็นว่าลักษณะทางเคมีของหินภูเขาไฟอายุน้อยบนด้านใกล้ของดวงจันทร์ ส่วนใหญ่คล้ายกับหินบะซอลต์ที่ฉางเอ๋อ-5 นำกลับมา ขณะที่หินภูเขาไฟบนด้านไกลของดวงจันทร์มีความใกล้เคียงกับหินบะซอลต์ไทเทเนียมต่ำมากที่เก็บกลับมาโดยฉางเอ๋อ-6
สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าองค์ประกอบของชั้นแมนเทิลของดวงจันทร์บนด้านใกล้และด้านไกลอาจแตกต่างกัน โดยชั้นแมนเทิลตื้นบนด้านใกล้มีแร่อิลเมไนต์มากกว่า ในขณะที่ด้านไกลมีน้อยกว่า ผลการค้นพบนี้จีงให้เบาะแสใหม่ในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการที่ไม่สมมาตรของดวงจันทร์
ทั้งนี้ ยานฉางเอ๋อ-6 ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศจากจีนเมื่อวันที่ 3 พ.ค. 2024 และต่อมาในวันที่ 25 มิ.ย. 2024 ยานส่วนที่นำตัวอย่างกลับมาได้ลงจอดทางตอนเหนือของจีน พร้อมกับตัวอย่างจากด้านไกลของดวงจันทร์น้ำหนัก 1,935.3 กรัม