เมื่อวันที่ 14 มกราคม ศกนี้ ยานอวกาศชื่อ Messenger ขององค์การ NASA ได้โคจรผ่านดาวพุธที่ระยะใกล้ 200 กิโลเมตร อุปกรณ์บนยานได้ถ่ายภาพผิวดาวส่วนที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน รวมถึงได้บันทึกภาพของหลุมอุกกาบาตชื่อ Caloris ซึ่งเป็นหลุมอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดบนดาวพุธ และใหญ่เป็นอันดับต้นๆ ของระบบสุริยะด้วย โดยพบว่ามันมีเส้นผ่าศูนย์กลางที่ยาวถึง 1,500 กิโลเมตร จึงนับว่ายาวกว่าที่ยาน Mariner 10 ได้เคยวัดไว้ถึง 200 กิโลเมตร ข้อมูลที่ยาน Messenger ได้รับยังแสดงให้เห็นอีกว่า Caloris มีอายุประมาณ 3,600 ล้านปี ในขณะที่หลุมอุกกาบาตขนาดเล็กที่แฝงอยู่ใน Caloris มีอายุไม่ถึง 500 ล้านปี
เมื่อ 34 ปีก่อนคือ ในปี 2517 ที่ NASA ส่งยาน Mariner 10 ไปสำรวจดาวพุธนั้น ยานได้โคจรผ่านดาวพุธ 2 ครั้ง แต่ไม่ได้เข้าสู่วงโคจรรอบดาวพุธ ทำให้ยานได้เห็นผิวดาวพุธประมาณ 44% เท่านั้นเอง โดยเห็นเทือกเขาและหลุมอุกกาบาตมากมาย จนนักดาราศาสตร์หลายคนคิดว่าดาวพุธ มีลักษณะคล้ายดวงจันทร์ของโลกมาก แต่ในความเป็นจริง ดาวพุธแตกต่างจากดวงจันทร์มาก
ข้อมูลดาวพุธที่เรามี ณ วันนี้แสดงให้เห็นว่า ดาวพุธอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ย 57,909,000 กิโลเมตร (โลกอยู่ห่าง 149,598,000 กิโลเมตร) ดาวพุธมีรัศมียาว 2,440 กิโลเมตร (โลกมีรัศมี 6,378 กิโลเมตร) ดาวพุธมีมวล 3.3x1023 กิโลกรัม (โลก 6x1024) อุณหภูมิต่ำสุด/สูงสุดที่ผิวดาวพุธเท่ากับ –173/427 องศาเซลเซียส (โลก –88/58 องศาเซลเซียส) ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ผิวดาว 3.7 เมตร/วินาที2 (โลก 9.8 เมตร/วินาที 2) ดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยใช้เวลานาน 87.9 วัน (โลก 365 วัน) เป็นต้น
ถึงนักดาราศาสตร์จะรู้ข้อมูลดีเช่นนี้ แต่ดาวพุธก็มีปริศนาอีกมากมายที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีคำตอบ เช่น เหตุใดดาวพุธจึงมีสนามแม่เหล็ก (ความเข้มประมาณ 1/1,000 ของโลก) เพราะความรู้ดาราศาสตร์ปัจจุบันระบุว่า ดาวพุธไม่ควรมีสนามแม่เหล็กเลย สำหรับคำถามต่อไปคือ บนดาวพุธมีน้ำแข็งหรือไม่ ทั้งนี้เพราะเมื่อ 13 ปีก่อนนี้ คณะนักวิทยาศาสตร์แห่ง California Institute of Technology ได้ส่งคลื่นเรดาร์ไปกระทบขั้วของดาวพุธ แล้วตรวจสอบคลื่นสะท้อนและก็ได้พบว่าคลื่นดูเหมือนได้สะท้อนจากน้ำแข็งในลักษณะเดียวกับคลื่นที่สะท้อนจากน้ำแข็งบนดาวอังคาร และจากดวงจันทร์ Europa ของดาวพฤหัสบดี ทั้งๆ ที่อุณหภูมิของดาวพุธนั้นสูง จนตะกั่วละลาย คำอธิบายของคนที่เชื่อว่า ดาวพุธมีน้ำแข็งคือ น้ำแข็งมาจากดาวหางที่พุ่งชนดาวพุธ จนเป็นหลุมและถึงแม้แสงอาทิตย์จะตกไม่ถึงก้นหลุม แต่ผนังหลุมก็มีอุณหภูมิสูง จนสามารถทำให้น้ำแข็งบางส่วนที่ก้นหลุมละลายแล้วระเหยกลายเป็นไอได้ แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนที่เชื่อว่า กำมะถันที่ทะลักออกมาจากใต้ดาวพุธเวลาภูเขาไฟระเบิด คือตัวการที่ทำให้หลายคนคิดว่า ดาวพุธมีน้ำแข็งเพราะกำมะถันและน้ำแข็งสะท้อนคลื่นในลักษณะที่คล้ายกัน
ตามปกติเราจะเห็นดาวพุธโคจรอยู่ไม่ไกลจากดวงอาทิตย์มาก คือไกลทำมุมไม่เกิน 27 องศา และจะเห็นชัดหลังดวงอาทิตย์ตก หรือก่อนดวงอาทิตย์ขึ้น 1 ชั่วโมง และเมื่อดาวพุธอยู่ใกล้ขอบฟ้าเช่นนี้ แสงจากดาวพุธที่พุ่งเข้าตา จึงต้องเดินทางผ่านบรรยากาศเป็นระยะทางไกล เพราะบรรยากาศมีความแปรปรวนของอุณหภูมิ และความหนาแน่นมาก ดังนั้นการสังเกตดาวพุธโดยกล้องโทรทรรศน์บนโลก จึงทำได้ยาก ถึงแม้นักดาราศาสตร์จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble เขาก็ต้องกระทำอย่างระมัดระวัง เช่น ไม่ต้องเล็งกล้องตรงไปที่ดวงอาทิตย์ เพราะแสงอาทิตย์ที่มีความเข้มสูงจะทำลายฟิล์ม และอุปกรณ์ต่างๆ ในกล้องจนพินาศ
เมื่อข้อจำกัดมีมากมายเช่นนี้ นักดาราศาสตร์จึงใช้วิธีส่งยานอวกาศไปโคจรรอบดาวพุธ หรือโคจรผ่านดาวพุธที่ระยะใกล้แทน แต่ในการส่งยานไปสำรวจนั้น ก็ต้องดำเนินการอย่างแยบยลคือใช้วิธียิงจรวดนำยานอวกาศไปดาวพุธโดยตรงไม่ได้ เพราะยานจะถูกดวงอาทิตย์ดึงดูดให้พุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วสูง จนไม่สามารถพุ่งเข้าโคจรรอบดาวพุธได้ ด้วยเหตุนี้ เมื่อยาน Messenger ออกเดินทางเมื่อวันที่ 3 สิงหาคม พ.ศ. 2547 ยานจึงได้ถูกส่งไปโคจรผ่านดาวศุกร์ 2 ครั้งก่อนแล้ว โดยอาศัยแรงเหวี่ยงจากดาวศุกร์ ยานได้โคจรผ่านดาวพุธที่ระยะต่างๆ เช่น ครั้งแรกเมื่อวันที่ 14 มกราคม พ.ศ. 2551 นี้ และ NASA มีกำหนดให้ Messenger พุ่งเข้าโคจรรอบดาวพุธจริงๆ ในวันที่ 18 มีนาคม พ.ศ. 2554 กระบวนการอ้อมไปอ้อมมานี้ต้องใช้เวลาเดินทาง 4 ปี และได้ระยะทาง 7,900 ล้านกิโลเมตร จึงบรรลุผล
ข้อมูลเบื้องต้นที่ Messenger ได้รับแสดงให้เห็นว่า ดาวพุธมีความหนาแน่นสูงกว่าดาวขนาดเดียวกัน เช่น ถึงดาวพุธจะมีขนาดพอๆ กับดวงจันทร์ของเรา แต่มีความหนาแน่นมากกว่าดวงจันทร์ราว 2 เท่า นั่นแสดงว่า แกนกลางของดาวพุธมีขนาดใหญ่ประมาณ 44% ของปริมาตรทั้งหมด (แกนกลางของโลกมีปริมาตรประมาณ 17% ของปริมาตรทั้งหมด) ตัวเลขนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนสันนิษฐานว่า เมื่อดาวพุธถือกำเนิดใหม่ๆ ดาวพุธอาจถูกอุกกาบาตขนาดใหญ่ชน จนส่วนที่เป็นเปลือกดาวหลุดกระเด็นไปเหลือแต่แกน ดังนั้นตามข้อสันนิษฐานนี้ ดาวพุธขณะนี้จึงมีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของดาวพุธอดีต นอกจากนี้การถูกอุกกาบาตชนก็ยังตอบข้อสังเกตอีกข้อได้ว่า เหตุใดระนาบวงโคจรของดาวพุธ จึงเอียงทำมุมกับระนาบวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ถึง 7 องศาด้วย
เพราะดาวพุธโคจรใกล้ดวงอาทิตย์มาก (ใกล้สุด 46 ล้านกิโลเมตร และไกลสุด 70 ล้านกิโลเมตร) ดังนั้นดาวพุธจึงถูกแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์กระทำอย่างรุนแรงมาก และนี่ก็คือเหตุการณ์ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein แต่ยาน Messenger มิได้มีอุปกรณ์สำหรับทดสอบประเด็นนี้ จะอย่างไรก็ตามในปี 2556 องค์การอวกาศของยุโรปมีกำหนดจะส่งยานอวกาศชื่อ Bepi Columbo ไปเยือนดาวพุธ เพื่อสำรวจผิวดาว และตรวจดูสนามแม่เหล็กของดาวอีก รวมถึงทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปด้วย เพราะ Bepi Columbo มีอุปกรณ์ที่สามารถบอกตำแหน่งของดาวพุธได้ผิดพลาดไม่เกิน 10 เมตร (อุปกรณ์ปัจจุบันบอกตำแหน่งดาวพุธผิดพลาดประมาณ 10 กิโลเมตร) ดังนั้น Bepi Colombo จึงสามารถทดสอบทฤษฎีของ Einstein ได้ดีมาก ทั้งนี้เพราะนักฟิสิกส์หลายคนเชื่อว่า ที่ระยะใกล้ดวงอาทิตย์มากๆ ทฤษฎีของ Einstein จะใช้ไม่ได้ นอกจากนี้ เมื่อยาน Bepi Colombo โคจรผ่านไปข้างหลังดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์ก็คาดหวังว่า สัญญาณวิทยุจากยานมายังโลก จะใช้เวลาเดินทางนานกว่าปกติคือเสมือนต้องเดินทางไกลมากขึ้นประมาณ 70 กิโลเมตร ทั้งนี้เพราะความเร็วของสัญญาณถูกสนามโน้มถ่วงดวงอาทิตย์รบกวน ตามคำทำนายของทฤษฎี Einstein นั้นเอง
สำหรับประเด็นบรรยากาศของดาวพุธนั้น ในอดีตยาน Mariner 10 ได้เคยตรวจพบ hydrogen, helium, oxygen, sodium และ potassium ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายว่า เกิดจากลมสุริยะซึ่งเป็นอนุภาคโปรตอนจากดวงอาทิตย์ได้พุ่งชนผิวดาวพุธ ทำให้ธาตุต่างๆ ที่เป็นส่วนประกอบของดินบนดาวกระเด็นออกมา และเมื่อดาวพุธอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าโลก ดังนั้นลมพายุสุริยะบนดาวพุธจะรุนแรงยิ่งกว่าของโลกราว 10 เท่า และเมื่อสนามแม่เหล็กของดาวพุธมีความเข้มน้อย อนุภาคโปรตอนที่พุ่งชนดาวพุธ จึงไม่มีสนามต่อต้าน ทำให้มีความเร็วสูง และอนุภาคที่ฟุ้งกระจายจากการถูกชนจึงทำให้ดาวพุธมีบรรยากาศของธาตุต่างๆ ปนกันอยู่อย่างเจือจาง
ส่วนประเด็นสนามแม่เหล็กของดาวพุธนั้นก็เป็นเรื่องที่ “ผิดปกติ” เพราะสนามแม่เหล็กโลกเกิดจากการไหลวนของเหล็กและกำมะถันเหลวในแกนกลางของโลก ดังนั้นสนามแม่เหล็กของดาวพุธก็ควรเกิดจากการไหลวนของเหล็กและกำมะถันเหลวในแกนกลางเช่นกัน แต่ดาวพุธมีขนาดเล็ก เมื่อเปรียบเทียบกับโลก ดังนั้น ดาวควรเย็นตัว จนกระทั่งแกนกลางแข็งตัวไปหมดแล้ว ตลอดเวลา 4,500 ล้านปีที่ดาวถือกำเนิดมา แต่การมีสนามแม่เหล็กแสดงว่าแกนดาวพุธยังมีเหล็กเหลวอยู่ นี่จึงเป็นปริศนาที่ Messenger ต้องไข NASA จึงกำหนดให้ Messenger พุ่งเข้าสู่วงโคจรรอบดาวพุธ เพื่อวัดความหนาแน่นของดาวอย่างละเอียด โดยดูการกระจายของมวลในเนื้อดาวด้วยอุปกรณ์ Magnetometer บนยานจะบอกว่า สนามแม่เหล็กที่มีนั้น มาจากสาเหตุอะไรกันแน่
เหล่านี้คือปริศนาของดาวพุธ ที่โลกรอคำตอบจาก Messenger ครับ
สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.
