ยานญี่ปุ่นไล่ล่าหินอวกาศท้าทายแรงโน้มถ่วง
เรื่องราวของ ยานญี่ปุ่นไล่ล่าหินอวกาศท้าทายแรงโน้มถ่วง กำลังได้รับความสนใจจากนักดาราศาสตร์ทั่วโลก เพราะเป้าหมายใหม่ของยานฮายาบูสะ 2 ไม่ได้เป็นเพียงก้อนหินขนาดเล็กธรรมดา แต่เป็นวัตถุใกล้โลกที่เคลื่อนที่ผิดปกติจนแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายเส้นทางของมันได้อย่างสมบูรณ์ ยิ่งไปกว่านั้น คำอธิบายที่เคยดูมีความเป็นไปได้มากที่สุดอย่างการเป็นดาวหางมืด กำลังถูกตั้งคำถามจากงานวิจัยฉบับใหม่
ยานฮายาบูสะ 2 ของญี่ปุ่นสร้างชื่อจากภารกิจสำรวจดาวเคราะห์น้อยริวงู โดยยานได้เก็บตัวอย่างฝุ่นและหินกลับมายังโลก และปล่อยแคปซูลตัวอย่างลงในพื้นที่ห่างไกลของออสเตรเลียเมื่อวันที่ 6 ธันวาคม 2020 หลังจากนั้นยานไม่ได้หยุดภารกิจ แต่เดินทางต่อไปยังเป้าหมายใหม่ที่มีชื่อว่า 1998 KY26 ซึ่งคาดว่าจะได้พบกันในปี 2031
ยานญี่ปุ่นไล่ล่าหินอวกาศท้าทายแรงโน้มถ่วง
1998 KY26 เป็นวัตถุใกล้โลกที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอและมีขนาดเล็กมาก การประเมินล่าสุดระบุว่ามันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 11 เมตร หรือราว 36 ฟุตเท่านั้น ขนาดดังกล่าวใหญ่กว่าช่วงแผงสุริยะของยานเพียงเล็กน้อย ทำให้การเข้าใกล้ การควบคุมตำแหน่ง และการลงจอดเป็นภารกิจที่ท้าทายอย่างยิ่ง
ความยากไม่ได้มีเพียงขนาดของวัตถุเท่านั้น 1998 KY26 หมุนรอบตัวเองเร็วมาก โดยใช้เวลาเพียงประมาณ 5 นาทีต่อหนึ่งรอบ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องวางแผนการเข้าประชิดอย่างละเอียด เพราะพื้นผิวของวัตถุจะเคลื่อนที่ตลอดเวลา และแรงโน้มถ่วงที่มีน้อยมากอาจทำให้ยานกระเด็นออกจากพื้นผิวได้ง่ายกว่าการสำรวจดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่
ทำไมการเคลื่อนที่ของ 1998 KY26 จึงแปลกประหลาด
ข้อมูลการติดตามวงโคจรพบว่า 1998 KY26 มีการเร่งความเร็วที่ไม่ได้เกิดจากแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว นักวิทยาศาสตร์เคยพิจารณาปรากฏการณ์ยาร์คอฟสกี ซึ่งเป็นแรงขนาดเล็กจากความร้อนของแสงอาทิตย์ เมื่อพื้นผิววัตถุดูดซับพลังงานและปล่อยความร้อนกลับออกมา แรงดังกล่าวสามารถค่อย ๆ เปลี่ยนวงโคจรของดาวเคราะห์น้อยได้
อย่างไรก็ตาม การเร่งของ 1998 KY26 มีขนาดมากกว่าที่คาดว่าจะเกิดจากปรากฏการณ์ยาร์คอฟสกี งานวิจัยก่อนหน้านี้จึงเสนอว่า วัตถุนี้อาจเป็น ดาวหางมืด ซึ่งเป็นวัตถุที่มีลักษณะภายนอกคล้ายดาวเคราะห์น้อย แต่มีพฤติกรรมบางอย่างเหมือนดาวหาง กล่าวคืออาจมีน้ำแข็งซ่อนอยู่ใต้พื้นผิว เมื่อได้รับความร้อน น้ำแข็งจะเปลี่ยนเป็นไอและพุ่งออกมา ทำหน้าที่คล้ายเครื่องยนต์ขนาดเล็กที่ผลักวัตถุให้เปลี่ยนทิศทางหรือเพิ่มความเร็ว
แนวคิดนี้น่าสนใจเพราะสามารถอธิบายแรงเร่งที่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงได้โดยไม่ต้องอาศัยสมมติฐานที่แปลกเกินไป ดาวหางมืดอาจดูเหมือนดาวเคราะห์น้อยจากการสังเกตระยะไกล แต่ยังคงมีสารระเหยที่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซอยู่ภายใน นักวิทยาศาสตร์บางส่วนยังศึกษาด้วยว่าวัตถุประเภทนี้อาจมีบทบาทในการนำพาน้ำหรือองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตมายังโลกในอดีตหรือไม่
งานวิจัยใหม่ทำให้คำอธิบายเดิมสั่นคลอน
งานวิจัยฉบับใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Icarus ใช้ข้อมูลที่มีอยู่มาสร้างแบบจำลองอุณหภูมิของ 1998 KY26 ผลการวิเคราะห์พบว่า แม้บริเวณที่เย็นที่สุดของวัตถุจะมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 212 เคลวิน หรือราว -61 องศาเซลเซียส แต่อุณหภูมินี้ยังสูงเกินไปสำหรับการเก็บรักษาน้ำแข็งไว้ใต้พื้นผิวเป็นเวลานาน
แบบจำลองระบุว่า หากต้องการรักษาน้ำแข็งที่ฝังอยู่ภายใน 1998 KY26 อุณหภูมิของวัตถุควรต่ำกว่าประมาณ 145 เคลวิน หรือราว -128 องศาเซลเซียส เมื่ออุณหภูมิสูงกว่านั้น น้ำแข็งจะระเหิดหรือเปลี่ยนจากของแข็งเป็นก๊าซในสุญญากาศอย่างรวดเร็ว การปล่อยก๊าซในระดับสูงจะทำให้แหล่งน้ำแข็งหมดไปนานแล้ว
พูดให้เข้าใจง่ายคือ หาก 1998 KY26 เคยเป็นดาวหางมืดจริง มันอาจไม่เหลือน้ำแข็งมากพอที่จะปล่อยก๊าซและสร้างแรงผลักได้อีกต่อไป นักวิจัยจึงมองว่าวัตถุนี้อาจอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์น้อยที่แทบไม่มีน้ำ หรือมีสารระเหยเหลืออยู่น้อยมาก แต่ข้อสรุปดังกล่าวกลับทำให้ปริศนาหลักยังคงอยู่ เพราะสาเหตุของการเร่งความเร็วผิดปกติยังไม่ได้รับคำตอบ
ภารกิจฮายาบูสะ 2 ในปี 2031 จะช่วยไขปริศนา
ก่อนเดินทางไปยัง 1998 KY26 ฮายาบูสะ 2 เคยสำรวจดาวเคราะห์น้อยริวงู ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่ามากและมีเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 900 เมตร ยานลงแตะพื้นผิวครั้งแรกในเดือนกุมภาพันธ์ 2019 จากนั้นจึงใช้อุปกรณ์ยิงกระแทกทองแดงเพื่อสร้างหลุมเทียมบนพื้นผิว และกลับไปเก็บตัวอย่างจากบริเวณใต้พื้นผิวในเดือนกรกฎาคมของปีเดียวกัน
เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว เป้าหมายใหม่มีขนาดเล็กกว่าริวงูอย่างมาก แต่กลับหมุนเร็วกว่าและมีสภาพแวดล้อมที่ควบคุมยากกว่า แผนการลงแตะพื้นผิวจึงต้องอาศัยข้อมูลวงโคจรที่แม่นยำ ระบบนำทางที่ตอบสนองเร็ว และการคำนวณแรงโน้มถ่วงแบบละเอียด ยานอาจต้องเข้าใกล้หลายครั้งเพื่อเก็บข้อมูลก่อนตัดสินใจว่าจะลงสัมผัสหรือไม่
- ขนาดเล็ก: 1998 KY26 มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 11 เมตร
- หมุนเร็ว: วัตถุใช้เวลาประมาณ 5 นาทีต่อการหมุนรอบตัวเองหนึ่งครั้ง
- เร่งผิดปกติ: เส้นทางของวัตถุเปลี่ยนแปลงมากกว่าที่แรงจากแสงอาทิตย์ทั่วไปจะอธิบายได้
- ภารกิจสำคัญ: ฮายาบูสะ 2 มีกำหนดพบวัตถุนี้ในปี 2031
การได้เห็น 1998 KY26 ในระยะใกล้อาจช่วยตอบคำถามหลายเรื่อง นักวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจสอบรูปร่างจริง องค์ประกอบพื้นผิว การมีอยู่ของฝุ่นหรือก๊าซ รวมถึงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับการเคลื่อนที่ได้โดยตรง หากไม่พบหลักฐานของน้ำแข็งหรือการปล่อยก๊าซ ก็อาจต้องพัฒนาแบบจำลองใหม่เพื่ออธิบายแรงเร่งที่เกิดขึ้น
นี่จึงเป็นเหตุผลที่ ยานญี่ปุ่นไล่ล่าหินอวกาศท้าทายแรงโน้มถ่วง ไม่ใช่เพียงภารกิจเก็บตัวอย่างจากวัตถุขนาดเล็ก แต่เป็นการทดสอบความเข้าใจของมนุษย์ต่อวัตถุใกล้โลกและแรงทางฟิสิกส์ที่ยังอธิบายไม่ได้อย่างชัดเจน คำตอบอาจช่วยให้เราปรับปรุงการคาดการณ์วงโคจรของดาวเคราะห์น้อย ซึ่งมีความสำคัญต่อการเฝ้าระวังวัตถุที่อาจเข้าใกล้โลกในอนาคต
ในมุมมองของผู้เขียน ปริศนานี้น่าสนใจตรงที่คำตอบซึ่งเคยช่วยอธิบายทุกอย่างได้กำลังถูกตัดออกทีละข้อ การเดินทางของฮายาบูสะ 2 จึงเป็นเหมือนการตามหาคำตอบในห้องทดลองที่เคลื่อนที่อยู่กลางอวกาศ ใครที่ติดตามข่าววิทยาศาสตร์ควรจับตาภารกิจปี 2031 เพราะภาพและข้อมูลจากระยะใกล้อาจเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อย ดาวหางมืด และแรงลึกลับในระบบสุริยะได้อย่างมาก