วัตถุจากอวกาศและการปกป้องโลก ตอนที่ 1

   
 
          ประเด็นร้อนในช่วงต้นเดือนสิงหาคมที่ผ่านมาคงหนีไม่พ้นข่าวลือดาวเคราะห์น้อย 2006 QQ23 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 570 เมตรอาจพุ่งเข้าชนโลก แน่นอนว่าดาวเคราะห์น้อยดวงนี้หรือสะเก็ดของมันไม่ได้ชนโลกตามข่าวลือ (ไม่เช่นนั้นเราอาจไม่ได้อ่านบทความนี้) เพราะมันมีระยะโคจรห่างจากโลกถึง 7,400,000 กิโลเมตร หรือพอๆ กับระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์เกือบ 20 เท่า ทั้งยังได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของโลกน้อยมากเนื่องจากอยู่นอกขอบเขต Sphere of Influence ของโลกที่มีรัศมีประมาณ 900,000 กิโลเมตร ด้วยเหตุผลเหล่านี้ทำให้โอกาสที่ 2006 QQ23 จะทำอันตรายกับโลกจึงแทบเป็น 0

          ในบรรดาวัตถุจากอวกาศที่ผ่านเข้ามาให้ชาวโลกยลโฉม บางชิ้นเข้ามาใกล้แล้วผ่านไป บางชิ้นเข้ามาสัมผัสชั้นบรรยากาศแล้วกลายเป็นลูกไฟสว่าง และบางชิ้นก็พุ่งเข้าชนจนสร้างหลุมน้อยหลุมใหญ่ไว้บนโลก เมื่อเห็นวัตถุที่สุกสว่างเคลื่อนที่ผ่านท้องฟ้ายามราตรีเราก็มักเรียกรวมๆ ว่าดาวตก (Meteor) หากวัตถุนั้นเสียดสีกับอากาศจนมีความสว่างมากก็อาจเรียกว่าลูกไฟ (Fireball) และถ้ามีการระเบิดก็จะเรียกว่าดาวตกชนิดระเบิด (Bolide) เทหวัตถุเหล่านี้มีนิยามที่แตกต่างกัน ดังนี้

          1. ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids) หมายถึงวัตถุคล้ายดาวเคราะห์แต่มีขนาดเล็กกว่า อาจมีขนาดตั้งแต่ไม่ถึง 1 กิโลเมตรไปจนถึงหลายร้อยกิโลเมตร ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่พบที่เข็มขัดดาวเคราะห์น้อย (Asteroid Belt) ซึ่งอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี

          2. ดาวหาง (Comet) หมายถึงก้อนน้ำแข็งสกปรกที่ประกอบด้วยน้ำแข็ง แก๊ส และฝุ่น ประกอบด้วยนิวเคลียส (Nucleus) ซึ่งเป็นของแข็งบริเวณใจกลาง ชั้นแก๊สและฝุ่นที่ห่อหุ้มนิวเคลียสเรียกว่าโคมา (Coma) และหาง (Tail) ที่ยาวหลายล้านกิโลเมตร ได้แก่ หางฝุ่น (Dust Tail) ซึ่งเกิดจากอนุภาคฝุ่นของนิวเคลียสที่หลุดออกมา กับหางพลาสมา (Plasma Tail) ซึ่งเกิดจากลมสุริยะเข้ามาปะทะกับดาวหางทำให้หางพลาสมามีทิศชี้ออกจากดวงอาทิตย์เสมอ อนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากที่ดาวหางทิ้งไว้ตามเส้นทางโคจรจะเรียกว่าสะเก็ดดาว (Meteoroid) หากโลกโคจรผ่านสายธารของสะเก็ดดาวเหล่านี้ก็จะเกิดปรากฏการณ์ฝนดาวตก (Meteor Shower)
 
          นักดาราศาสตร์เรียกวัตถุที่มีวงโคจรใกล้โลกว่า Near Earth Objects ถ้าวัตถุที่พุ่งเข้าหาโลกมีขนาดเล็กกว่า 25 เมตรก็ไม่ใช่เรื่องที่น่ากังวลมากนักเพราะพวกมันจะถูกทำลายในชั้นบรรยากาศ แต่อาจมีบางชิ้นที่เผาไหม้ไม่หมดแล้วตกลงมาสู่พื้นโลกซึ่งไม่ได้สร้างความเสียหายมากนัก แต่ถ้าวัตถุที่โคจรเข้าใกล้โลกมีขนาดใหญ่มาก (อยู่ในกลุ่ม Potentially Hazardous Object) ปราการด่านแรกที่ทำหน้าที่รับมือกับวัตถุขนาดใหญ่ก็คือแรงโน้มถ่วงของโลกเอง ซึ่งในทางดาราศาสตร์มีสิ่งที่เรียกว่าขีดจำกัดโรช (Roche Limit) หมายถึงระยะห่างที่บ่งชี้ว่าดาวบริวารหรือวัตถุใกล้วงโคจรที่โคจรเข้ามาใกล้ดาวขนาดใหญ่สามารถเข้าใกล้ได้เท่าไรโดยไม่ถูกแรงไทดัล (Tidal Force) ของดาวขนาดใหญ่ฉีกกระชากให้แตกออก สามารถคำนวณขีดจำกัดโรชได้จากสมการ

          หากสมมติว่ามีวัตถุคล้ายดวงจันทร์โคจรเข้ามาใกล้โลก โลกมีรัศมีประมาณ 6,300 กิโลเมตร มีความหนาแน่นประมาณ 5,500 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และดวงจันทร์มีความหนาแน่นประมาณ 3,300 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ขีดจำกัดโรชของโลกจึงมีค่าประมาณ 18,300 กิโลเมตร พูดง่ายๆ ก็คือถ้าวัตถุนั้นโคจรเข้ามาใกล้โลกมากกว่า 18,300 กิโลเมตร วัตถุนั้นจะถูกแรงไทดัลของโลกกระทำจนปริแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยนั่นเอง (วงแหวนของดาวเคราะห์ก็มีกลไกการเกิดแบบนี้) แต่ดวงจันทร์ของโลกอยู่ห่างออกไปประมาณ 384,400 กิโลเมตร ซึ่งอยู่นอกขีดจำกัดโรช ทำให้ดวงจันทร์อยู่ในสถานะปลอดภัยหายห่วง อีกคำหนึ่งที่ตรงข้ามกับขีดจำกัดโรชคือคำว่าขีดจำกัดเสถียร (Stability Limit) ซึ่งหมายถึงระยะห่างที่มากที่สุดที่ดาวบริวารสามารถอยู่ห่างจากดาวแม่ได้ ถ้ามีสาเหตุบางประการทำให้ดาวบริวารขยับออกไปมากกว่านั้น ดาวบริวารดวงนั้นก็จะหลุดลอยออกไปจากอิทธิพลของดาวแม่นั่นเอง
 
          แม้โลกจะมีขีดจำกัดโรชเป็นปราการด่านแรกไว้รับมือกับวัตถุขนาดใหญ่ที่โคจรเข้ามาใกล้ แต่ปัญหามีอยู่ว่าขีดจำกัดโรชไม่สามารถบดขยี้วัตถุให้แหลกละเอียดเป็นเม็ดทรายได้ ส่วนวิธีการรับมือจะเป็นอย่างไรต้องรอติดตามในตอนที่ 2 นะครับ
 

อ้างอิง

• https://www.space.com/large-asteroid-2006-QQ23-earth-flyby.html
• https://www.nasa.gov/mission_pages/asteroids/overview/fastfacts.html
• หนังสือ รอบรู้ ดูดาว คู่มือชมฟ้าสำหรับคนไทย โดย สมาคมดาราศาสตร์ไทย
• หนังสือ ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ โดย รศ.ดำรงศักดิ์ มณีพงษ์สวัสดิ์
• บทความโดย สมาธิ ธรรมศร ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์