อันตรายของสิ่งมีชีวิตบนโลกจากการพุ่งชนจากดาวเคราะห์น้อยและทำไมมันถึงตรวจจับได้ยาก

การระเบิดที่ตุงกุสคา (Tunguska event) ปี ค.ศ. 1908
(ภาพจาก https://bit.ly/2ZZBp2y)

มีทฤษฎีหนึ่งของการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลกที่น่าสนใจคือทฤษฎี Panspermia คือต้นกำเนิดสิ่งชีวิตบนโลกอาจจะมีมาจากนอกโลกส่งมายังโลกด้วยสะเก็ดดาว (meteoroid) หรือ ดาวเคราะห์น้อย (asteroid) เป็นต้น ซึ่งสิ่งมีชีวิตที่ติดมากับวัตถุเหล่านี้อาจจะเป็นสารอินทรีย์พื้นฐานหรือเป็นโมเลกุลซับซ้อนอย่างสารพันธุกรรม แม้อาจจะเป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตอาจมาจากนอกโลก แต่สิ่งมีชีวิตก็อาจสูญพันธุ์จากสิ่งนอกโลกได้เช่นกัน และสิ่งนั้นก็คือดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งมาชนโลก ซึ่งมันเป็นเรื่องยากมากที่นักวิทยาศาสตร์จะตรวจจับมัน


Clemens M. Rumpf และคณะได้ตีพิมพ์บทความวิจัยที่ชื่อ “Asteroid impact effects and their immediate hazards for human populations” ลงในวารสาร Geophysical Research Letters เมื่อเดือนมีนาคม ค.ศ. 2017 โดยได้จำลองการชนของดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งชนโลก 50,000 ตัวอย่าง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างๆกันตั้งแต่ 15-400 เมตร และระบุยอดผู้เสียชีวิตจากการชนโดยเป็นผลมาจาก รังสีความร้อน แรงดันช็อก (overpressure shock) และพลังงานจากการพุ่งชนที่รุนแรง พบว่าอัตราการสูญเสียเฉลี่ยต่อการพุ่งชนของดาวเคราะห์น้อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดที่ 50 เมตรนั้นเป็นฟังก์ชันของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเคราะห์น้อยสามารถประมาณได้เป็น (มีค่าสหสัมพันธ์ของเพียร์สัน (Pearson's correlation) = 0.90)

\(y = 0.0835 \times 1.139^{1.748x}\)

โดยจากงานวิจัยนี้ยังพบว่าดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งชนโลกตกลงมาจากพื้นดินจะมีการสูญเสียชีวิตมากกว่าการตกลงมายังพื้นน้ำและเป็นผลให้เกิดคลื่นสึนามิ (tsunami)     

ความสูญเสียเฉลี่ยต่อการขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุที่พุ่งชน
(ภาพจาก https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2017GL073191)

เราสามารถเข้าใจพลังงานของการพุ่งชนด้วยพลังงานจลน์ (kinetic energy) คือพลังงานของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ ปริมาณพลังงานจลน์ในวัตถุจะมีมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุนั้น ตามสมการ 

\(E_k=\dfrac{1}{2} mv^2\)

แต่โชคดีที่โลกของเรามีบรรยากาศ วัตถุที่พุ่งชนโลกส่วนใหญ่จะถูกเผาไหม้ไปหมดระหว่างชั้นบรรยากาศ ในบางครั้งเท่านั้นที่วัตถุที่มีขนาดใหญ่มากจะสามารถทะลุผ่านมาได้ เช่นเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 2018 มีการระเบิดเหนือทะเลเบอริง ประเทศรัสเซีย จากวัตถุที่พุ่งมายังโลก โดยมันเป็นดาวเคราะห์น้อยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-14 เมตร มีความเร็วกว่า 32 กิโลเมตรต่อวินาที นั่นเทียบเท่ากับพลังงานของระเบิดทีเอ็นที 173 กิโลตัน หรือคิดเป็นพลังงานมากกว่า 10 เท่าของระเบิดนิวเคลียร์ที่ชื่อ Little Boy ที่ทิ้งลงเมืองฮิโรชิม่าประเทศญี่ปุ่นในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 ประเด็นสำคัญคือเราไม่สามารถตรวจจับมันได้ก่อนและถ้ามันลงมายังใจกลางเมืองไม่ใช่พื้นที่ห่างไกลเช่น บริเวณถนนอโศกมนตรี กรุงเทพมหานครหรือเมืองนิวยอร์ก ที่มีผู้คนพลุกพล่าน อาจจะทำให้มียอดผู้เสียชีวิตจำนวนมาก ซึ่งนับเป็นภัยคุกคามที่น่ากลัวมาก


แม้ย้อนไปในอดีตไม่นานก็มีเหตุการณ์ที่คล้ายกันนี้เช่นที่เมือง Chelyabinsk ปี ค.ศ. 2013 หรือการระเบิดที่ตุงกุสคา (Tunguska event) ปี ค.ศ. 1908 นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถตรวจจับมันก่อนได้เลย เพราะเหตุใด อย่างแรกเลยเราต้องรู้ว่าวัตถุที่พุ่งชนโลกเหล่านี้มาจากที่ใด ในระบบสุริยะยังเต็มไปด้วยวัตถุจำนวนมากที่ยังหลงเหลือจากการก่อตัวสร้างเป็นดาวเคราะห์ ซึ่งส่วนใหญ่มันจะถูกกักขังไว้บริเวณที่ แถบดาวเคราะห์น้อย (Asteroid belt) หรือแถบEdgeworth-Kuiper หรือไม่ก็บริเวณที่เมฆออร์ต (Oort cloud) อันห่างไกลจากโลก แต่บางครั้งก็มีวัตถุเหล่านี้บางส่วนเคลื่อนที่มายังบริเวณดาวเคราะห์โลก ยิ่งวัตถุนั้นมีขนาดใหญ่ก็ยิ่งมีโอกาสน้อยที่จะมาพุ่งชนโลก แต่วัตถุยิ่งมีขนาดเล็กยิ่งมีโอกาสมากกว่า 


นักวิทยาศาสตร์มีความกังวลถึงมหันตภัยนี้จึงมีการค้นหาดาวเคราะห์น้อยที่อาจเป็นต่ออันตรายต่อโลก (Potentially Hazardous Asteroids หรือ PHAs) เมื่อเราค้นพบมันก็สามารถตรวจจับวิถีวงโคจรว่ามันมีโอกาสพุ่งชนโลกหรือไม่ แต่เราทราบกันดีว่ามีหลายเหตุการณ์ที่มีวัตถุพุ่งชนโลกโดยที่เราไม่ทราบมาก่อนเลย เนื่องจากการตรวจจับ PHAs เป็นเรื่องยาก เราสำรวจบันทึก PHAs ไว้จำนวนมาก แต่ก็ยังมีอีกจำนวนมากที่ยังไม่ถูกค้นพบเพราะเรากำลังตรวจจับวัตถุที่เป็นจุดที่เคลื่อนที่ผ่านโดยมีฉากหลังเป็นอวกาศอันดำมืด วัตถุเหล่านี้ยิ่งใหญ่ก็จะสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์มาก แต่ถ้ายิ่งเล็กมันก็จะสะท้อนแสงได้น้อยทำให้ตรวจจับยาก และเมื่อมันเป็นวัตถุขนาดเล็กก็ต้องให้มันอยู่ใกล้โลกมากเราถึงจะสามารถตรวจจับได้ง่าย ถ้ามันอยู่ห่างไกลจากโลกก็จะยิ่งสังเกตได้ยากขึ้น เพราะเหตุนี้เอง PHAs จำนวนมากที่ยังไม่ได้ถูกสำรวจ และมีวัตถุพุ่งชนโลกโดยที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้คาดการณ์มาก่อน


โดยสถิติในเดือนมกราคม ปี ค.ศ. 2018 พบว่ามี PHAs ที่เราตรวจพบ 1885 ก้อน หรือคิดเป็นร้อยละ 11 ของวัตถุใกล้โลก (near-Earth object) ที่เรารู้จัก โดยที่ในจำนวนนี้มี 157 ก้อนประมาณการณ์ว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 1 กิโลเมตร ยกตัวอย่างเช่น (4953) 1990 MU มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 กิโลเมตร 12923 Zephyr มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 กิโลเมตร 4179 Toutatis มีเส้นผ่านสูนย์กลาง 2.5 กิโลเมตร เป็นต้น ซึ่งด้วยขนาดที่ใหญ่มากนี้และการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ถ้ามันชนเข้ากับโลกจะปลดปล่อยพลังงานออกมามหาศาล


ในอนาคตอาจจะต้องมีการพัฒนาเทคนิคการตรวจจับ PHAs ที่ดีขึ้นเพื่อปกป้องสิ่งมีชีวิตบนโลกจากมหันตภัยที่ไม่มีการเตือนล่วงหน้านี้
 

เรียบเรียงโดย

ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

• [1] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2017GL073191
• [2] https://www.sciencealert.com/here-s-why-we-re-still-so-bad-at-detecting-huge-dangerous-asteroids-heading-to-earth
• [3] https://www.real-world-physics-problems.com/asteroid-impact.html
• [4] http://www.iop.org/resources/topic/archive/meteor/index.html