เส้นทางแห่งเทหวัตถุ : วัตถุจากฟากฟ้าสู่การศึกษาของนักวิทยาศาสตร์

23 มิถุนายน 2564

 

เส้นทางแห่งเทหวัตถุ : วัตถุจากฟากฟ้าสู่การศึกษาของนักวิทยาศาสตร์

 

 

       วันอังคารที่ 22 มิถุนายน 2564 เวลาประมาณ 18:30 น. มีผู้คนจำนวนมากในพื้นที่รอบเมืองเชียงใหม่และพื้นที่ใกล้เคียง พบเห็นแสงสว่างวาบบนท้องฟ้า และได้ยินเสียงระเบิด ซึ่งต่อมามีการเผยแพร่ภาพโดย คุณอาลิสา เซยะ จากอำเภอพร้าว จังหวัดเชียงใหม่ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) สันนิษฐานว่าเกิดจากดาวตกชนิดระเบิด (bolide) [1] รวมถึงการตั้งข้อสังเกตจากข้อมูลสถานีวัดคลื่นแผ่นดินไหว [8] แต่ยังอยู่ในขั้นตอนการรวบรวมข้อมูลและการวิเคราะห์ อย่างไรก็ดี ผู้คนจำนวนมากอาจจะได้ยินเสียงอันดังที่เกิดขึ้น (หรืออาจจะไม่ได้ยินเพราะอยู่ในตัวอาคาร) ทำให้ปรากฏการณ์นี้ อาจเป็นสิ่งที่น่าตกใจสำหรับหลาย ๆ คน

 

       ภายใต้ความกังวลใจว่า โลกจะถึงกาลอวสานแล้วหรือไม่ รวมถึงความสงสัยในปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น สุดท้ายแล้ว ผู้ใดคือผู้ถือกุญแจสำคัญที่ช่วยไขข้อข้องใจ คลายความกังวลเหล่านั้นได้
“วิทยาศาสตร์” มีคำตอบ


นักดาราศาสตร์ ผู้ศึกษาเทหวัตถุ
 

       เทหวัตถุในอวกาศเข้ามาสู่ชั้นบรรยากาศด้วยแรงดึงดูดของโลก หากถูกเสียดสีและเผาไหม้จนหมด แสงวาบที่เราเห็นจะถูกเรียกว่าดาวตก (meteoroid) แต่ถ้าเผาไหม้ไม่หมดก็จะกลายมาเป็นอุกกาบาตตกลงมายังพื้นโลก อุกกาบาตเหล่านี้บอกอะไรเราได้บ้าง
 

       การศึกษาปัญหาที่เกี่ยวกับเทหวัตถุ ถือเป็นงานหลักงานหนึ่งของนักดาราศาสตร์ ผู้มีความรู้ทางวิทยาศาสตร์หลายแขนง ไม่ว่าจะเป็นฟิสิกส์ วิทยาการข้อมูล (data science) และทำการออกแบบอุปกรณ์ทางทัศนศาสตร์ ไปจนถึงดาวเทียมเพื่อศึกษาเทหวัตถุต่าง ๆ ในอวกาศ ตั้งแต่การกำเนิดของดาวฤกษ์ หลุมดำ หรือ วิวัฒน์ต่าง ๆ ของจักรวาล ไปจนถึงการออกแบบโมเดลเพื่อใช้อธิบายปรากฏการณ์นั้น ๆ การจะศึกษาประเด็นเหล่านี้ได้ นักดาราศาสตร์ต้องเข้าใจองค์ความรู้ของจักรวาล ซึ่งได้มาจากการสังเกต ด้วยเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เพื่อดูการเรืองแสงต่าง ๆ จากอุปกรณ์ด้านสเปกโตรสโกปี (spectroscopic equipment) เพื่อตีความถึงฟิสิกส์ องค์ประกอบ รวมถึงความเร็วและอุณหภูมิของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น โดยอาศัยความรู้ทาง วัสดุศาสตร์ การแผ่รังสีรูปแบบต่าง ๆ ตลอดจนกลศาสตร์ควอนตัมและการแผ่รังสีของอะตอม ด้วยอุปกรณ์ต่าง ๆ และความรู้เหล่านี้ ทำให้มนุษยชาติ ที่เกิดจากอะตอม สามารถเข้าใจอะตอมต่าง ๆ จำนวนมหาศาลในเอกภพอันยิ่งใหญ่นี้และต่างก็มีวิวัฒน์ของมัน




นักฟิสิกส์ถูกสร้างขึ้นจากอะตอม และนักฟิสิกส์คนหนึ่งเปรียบเหมือนอะตอมหนึ่งที่พยายามเข้าใจตนเอง
Source: AZ QUOTES


จากเรื่องดาราศาสตร์ สู่วิทยาศาสตร์รอบตัว
 

       เมื่อกล่าวถึงการตกของอุกกาบาต ก็อดพูดถึงไม่ได้ว่า การสังเกตทางดาราศาสตร์ทั้งหลาย ล้วนถูกทำจากบนโลกใบนี้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบสุริยะ (Solar System) ความพยายามที่จะเข้าใจเกี่ยวกับระบบสุริยะ อันเป็นจุดเริ่มต้นของการสังเกตทั้งหมดของมนุษยชาติ ได้กลายมาเป็นจุดเริ่มต้นของการสังเกตวงโคจรของดวงดาว ซึ่งแม้แต่แหล่งที่เป็นจุดเริ่มต้นของการสังเกตทั้งหมดของมนุษยชาติแล้ว ความเข้าใจเกี่ยวกับตัวระบบสุริยะเอง ในประวัติศาสตร์ ก็เป็นจุดเริ่มต้นของการวางรากฐานจากการสังเกตวงโคจรของดวงดาว โดยเริ่มจากเทหวัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ใกล้ ๆ สามารถสังเกตได้ด้วยอุปกรณ์ยุคบุกเบิก (โดยเริ่มจากดวงตาของเรา ไปจนถึงการคิดค้นกล้องโทรทรรศน์โดย กาลิเลโอ กาลิเลอิ)
 

       ด้วยความช่างสังเกตเหล่านี้ ก่อให้เกิดแนวคิดใหม่ทางคณิตศาสตร์ คือ เรขาคณิตวิเคราะห์ (Analytic Geometry) เมื่อนักฟิสิกส์พยายามที่จะอธิบายการโคจรของดวงดาวให้เป็นแบบแผนที่ชัดเจน [2] การพัฒนาองค์ความรู้ด้านเรขาคณิตวิเคราะห์ นับเป็นรากฐานทางคณิตศาสตร์ที่มีประโยชน์ในการศึกษาวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ อาทิ แคลคูลัส ซึ่งก็ได้เพิ่มความเข้าใจของมนุษยชาติ เพราะการสังเกตเพียงอย่างเดียวนั้น ไม่เพียงพอต่อการสร้างองค์ความรู้หรือความเข้าใจใหม่ ๆ ได้
 

       ตามที่ได้เกริ่นไปแล้วว่า นักดาราศาสตร์มีการสังเกตอันยาวนานตั้งแต่ยุครุ่งเรืองของคริสตจักร ตั้งแต่มนุษย์ยังเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ (Geocentrism) ตามพระคัมภีร์และความเชื่อของคนสมัยนั้น อย่างไรก็ดี ด้วยรากฐานทางคณิตศาสตร์ ประกอบกับการสังเกตและถกเถียงต่าง ๆ ความเชื่อนี้ก็ถูกล้มล้างไปด้วยเหตุผลและหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ในที่สุด1
 

       เราอาจจะสังเกตว่าเทหวัตถุมีสีต่าง ๆ ตั้งแต่สีแดงไปถึงสีน้ำเงิน สีที่เห็นได้นั้นขึ้นกับองค์ประกอบทางเคมีของเทหวัตถุ ขณะที่เทหวัตถุเคลื่อนที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ วัตถุจะได้รับพลังงานความร้อนและเกิดการลุกไหม้ หลังจากนั้นอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบในเทหวัตถุจะปลดปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ทำให้เห็นเป็นสีต่าง ๆ โดยที่โซเดียมให้สีเหลืองสดใส นิกเกิลให้สีเขียว และแมกนีเซียมให้สีน้ำเงินขาว [3,4] เป็นต้น นอกจากนี้ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเทหวัตถุยังมีผลต่อสีที่สังเกตได้ด้วย โดยมีรายงานว่าเทหวัตถุที่เคลื่อนที่ช้าจะมีสีแดงหรือส้ม ในขณะที่เทหวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วมักจะมีสีฟ้า
 

       นอกจากการมองเห็น ประสาทสัมผัสอีกอย่างของมนุษย์ที่มีบทบาทสำคัญในการรับรู้ก็คือการได้ยิน เสียงดังกึกก้องที่ปรากฏคู่กับแสงสว่างวาบบนท้องฟ้า ในปรากฏการณ์ช่วงหัวค่ำของวันที่ 22 มิถุนายน น่าจะเป็นเสียงที่เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์คลื่นเสียงกระแทก (sonic boom) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีวัตถุใด ๆ เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าคลื่นกลในตัวกลางนั้น ๆ นั่นคือ ดาวตกดังกล่าวตกลงมาด้วยความเร็วสูงกว่า 340 เมตรต่อวินาที ทำให้เกิดเสียงอันดังเป็นบริเวณกว้าง ซึ่งจริง ๆ แล้วปกติดาวตกที่เราสังเกตได้มักจะเกิดการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ในระยะที่สูงกว่ามนุษย์จะได้ยินเสียง เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจึงเป็นเหตุการณ์ที่พบได้ค่อนข้างยาก

 

 

ปรากฏการณ์คลื่นเสียงกระแทก
Source: 
YouTube.com chanel: Brett Guisti https://www.youtube.com/watch?v=omHazYg7lwM
 

       หากมองในมุมกลับ ความรู้ทางธรณีวิทยาก็สำคัญไม่แพ้กัน เมื่อเทหวัตถุจากฟากฟ้าตกลงมาสู่พื้นโลก วัตถุบางชนิดก็สั่นสะเทือนโลกใบนี้ ไม่ว่าจะเป็นเหตุการณ์ขนาดเล็ก เช่น หลุมจากอุกกาบาตซึ่งนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก หรือการเกิดแผ่นดินไหวที่ตามมาพร้อมกับคลื่นยักษ์ รวมถึงเหตุการณ์ซึ่งนำมาสู่การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่บนโลกเมื่อหลายร้อยล้านปีที่ผ่านมา บางครั้งเทหวัตถุเหล่านั้นก็นำธาตุที่อยู่นอกโลกเข้ามาสู่โลกของเรา นักธรณีวิทยาก็มีบทบาทในการศึกษาร่องรอยของอดีตเพื่อนำไปเป็นกุญแจไขความรู้ในปัจจุบัน และทำนายอนาคตอีกด้วย แท้จริงแล้วบทบาทของนักธรณีวิทยาต่อการสำรวจอวกาศเริ่มมีความชัดเจนมากขึ้นเรื่อย ๆ เพราะการที่จะสังเกตและเข้าใจประวัติของเทหวัตถุขนาดใหญ่ในอวกาศที่มีวิวัฒนาการมายาวนานนั้น แน่นอนว่าจำเป็นต้องใช้ความรู้ทางธรณีวิทยา ถึงระดับที่สถาบันชั้นนำอย่าง Oxford มีวารสารวิชาการ Journal ชื่อ A&G (Astronomy and Geophysics) [5] เพื่อเผยแพร่ผลงานที่เกิดขึ้นจากการผสมผสานศาสตร์ทั้งสองด้าน

 

วิทยาศาสตร์รากฐาน สู่การเอาตัวรอดของมนุษยชาติ
 

       ถ้ามีเทหวัตถุที่มีแนวโคจรพุ่งเข้าชนโลก และมีขนาดใหญ่พอที่จะนำไปสู่กาลอวสานของมนุษยชาติ แน่นอนว่าด้วยความรู้และการสังเกตต่าง ๆ ของนักวิทยาศาสตร์ และด้วยอุปกรณ์ที่เรามี รวมไปถึงวิทยาการต่าง ๆ เพื่อป้องกันหรือเตือนถึงการเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว องค์กรต่าง ๆ ทางด้านอวกาศรวมไปจนถึงนักดาราศาสตร์ทั่วโลก จะต้องรู้ล่วงหน้าถึงความเป็นไปได้นี้อย่างไม่ผิดพลาด และจากการคาดการณ์โดยผู้เชี่ยวชาญและข้อมูลที่เรามีแล้ว การจะเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวในช่วงชีวิตของเราไปจนถึงลูกหลานนั้น มีความเป็นไปได้ต่ำมาก ๆ การคำนวณคร่าว ๆ ของนักบินอวกาศ (และนักดาราศาสตร์) ชื่อ อลัน แฮร์ริส (Alan Harris) พบว่า ปรากฏการณ์การชนโลกของเทหวัตถุต่าง ๆ นั้นมีโอกาสทำให้คนเสียชีวิตได้เพียง 1 ใน 700,000 ในช่วงชีวิตของคนคนหนึ่ง [6] ซึ่งมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับโอกาสที่ใครคนหนึ่งจะเสียชีวิตด้วยอุบัติเหตุบนท้องถนน ที่อาจเกิดได้ถึง 1 ใน 103 เลยทีเดียว (เทียบจากสถิติการเสียชีวิตของประชาชนในสหรัฐอเมริกาปี 2017 [7])
 

       จากที่กล่าวมาทั้งหมด เราคงจะเห็นแล้วว่า การศึกษาวิทยาศาสตร์รากฐาน มีบทบาทสำคัญในการไขความลับของธรรมชาติ เพื่ออธิบาย ทำนายเหตุการณ์ปรากฏการณ์ต่าง ๆ รวมถึงศึกษาแนวโน้มในการควบคุมสถานการณ์ที่อาจเกิดขึ้นได้ เพื่อให้มนุษยชาติดำรงอยู่บนโลกใบนี้ได้อย่างปลอดภัยและมีความสุข
 

เรียบเรียงโดย
คณะทำงานสื่อสารองค์กร
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

อ่านเพิ่มเติม

ความแตกต่างและความน่าสนใจระหว่างดาวตก (Meteor) ลูกไฟ (Fireball) และ ดาวตกชนิดระเบิด (Bolide) ที่ควรรู้
http://www.narit.or.th/index.php/astronomy-article/1189-fireball-meteor?fbclid=IwAR0_iTlJ-mNl9JLvokCeyBkgBOd9H94MKXCpo9FMx6yVUzZGcEifw4kzClc


Comment
 

มีนักดาราศาสตร์จำนวนมากที่ร่วมกันถกกับไอเดียที่ว่าโลกไม่ได้เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ หากแต่เป็นดวงอาทิตย์ (Heliocentrism) ซึ่งก็นานมากกว่าแนวคิดดังกล่าวจะได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในยุคเฟื่องฟูทางวิทยาศาสตร์ (Age of Enlightenment) ซึ่งเป็นจุดเปลี่ยนของมนุษยชาติที่ถูกขับเคลื่อนด้วยการสังเกตการณ์และการถกเถียง จนนำไปสู่การปฏิวัติทางเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่สำคัญ

เอกสารอ้างอิง

 

1. สดร. ชี้แจงกรณี “เห็นแสงวาบและมีเสียงดังสนั่น” หลายพื้นที่ภาคเหนือของไทย ช่วงเย็น 22 มิ.ย. 64
https://www.facebook.com/NARITpage/posts/4300191906711057
2. ศุภวิทย์ ถาวรบุตร (2561) กุญแจแห่งฟากฟ้า : เรขาคณิตวิเคราะห์ จากกรีกโบราณถึงนิวตัน, Illumiations Editions
3. Jurgen Rendtel (2002) Handbook for Photographic Meteor Observations, Jurgen Rendtel, Utretch
4. A. Drouard et al. (2018), “Probing the use of spectroscopy to determine the meteoritic analogues of meteors,” A&A, vol. 613, p. A54, doi: 10.1051/0004-6361/201732225.
5. Oxford University Press (since 2013), “Astronomy and Geophysics”, https://academic.oup.com/astrogeo
6. Brian C. Howard (2016) “What Are the Odds a Meteorite Could Kill You?” https://www.nationalgeographic.com/
7. United States Census Bureau (2017) “United States Census Data” https://www.census.gov/acs/www/data/data-tables-and-tools/data-profiles/2017/
8. ข้อมูลจากสถานีวัดคลื่นแผ่นดินไหว CHTO บริเวณดอยสุเทพ ในช่วงที่เกิดเหตุการณ์ดังกล่าว
https://www.facebook.com/Seissiam/posts/351248696351015

 

แหล่งที่มา : คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่