กำเนิดดวงจันทร์

ในช่วงต้นการก่อตัวของ ระบบสุริยะ (Solar System) เมื่อประมาณ 4.54 พันล้านปีก่อน ดาวฤกษ์ (Star) ดวงเดียวของระบบสุริยะอย่าง 1) ดวงอาทิตย์ (Sun) 2) ดาวเคราะห์ (Planet) ดวงต่างๆ รวมทั้ง 3) เทหวัตถุ (Space Object) อื่นๆ ในระบบสุริยก็เริ่มก่อตัวขึ้น จากการรวมตัวกันของเศษหินหรือเศษอุกกาบาตหรือเศษเถ้า (Nebular) ที่เกิดจากการระเบิดครั้งใหญ่ ตามความเชื่อของ ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ (Big Bang Theory) และ สมมุติฐานกลุ่มหมอกควัน (Nebula Hypothesis)

เพิ่มเติม : เชื่อกันไปได้ยังไง ว่าเอกภพและโลกเกิดจากกลุ่มหมอกควัน

วิวัฒนาการของโลก และกำเนิดดวงจันทร์

ซึ่งในเวลาต่อมาเมื่อประมาณ 4.51 พันล้านปี ในขณะที่ โลก (Earth) กำลังก่อร่างสร้างตัว ปั้นเป็นก้อน หินหนืด(molten rock) กลมๆ ตึ๋งหนืดๆ ได้มีเทหวัตถุขนาดพอๆ กับดาวอังคาร ที่นักวิทยาศาสตร์ตั้งชื่อว่า เทีย (Theia) พรุ่งเข้ามาและกระทบพื้นโลกอย่างจัง แรงพุ่งชนทำให้ทั้งเศษเนื้อดาวของโลกและเทีย หลุดออกไปโดยรอบและโคจรรอบโลก ต่อมาเศษดาวเหล่านั้นได้เกาะกันเป็นก้อนรวมกันเป็นดวงจันทร์ในปัจจุบัน นอกจากนี้จากการศึกษาและสร้างแบบจำลองนักวิทยาศาสตร์ยังสรุปว่าผลจากการชนการของโลกและเทียในวันนั้นยังส่งผลให้ แกนโลกเอียง 23.5 องศา อย่างที่เห็นในปัจจุบัน

หนึ่งในการศึกษาวิจัยดวงจันทร์ในปัจจุบันที่น่าสนใจคือตกลงเนื้อดวงจันทร์ได้มาจากมวลเนื้อของโลกหรือว่าเชียร์กันแน่ซึ่งในช่วงแรกจากงานศึกษาตัวอย่างในเบื้องต้นเพื่อวิเคราะห์อัตราส่วนระหว่าง ไอโซโทปของออกซิเจน (อัตราส่วน 17O/16O) พบว่าอัตราส่วนดังกล่าวของดาวแต่ละดวงในระบบสุริยนั้นแตกต่างกันแต่โลกและดวงจันทร์กับในสัดส่วนใกล้เคียงนักวิทยาศาสตร์จึงสรุปในเบื้องต้นว่าดวงจันทร์น่าจะเกิดจากการที่เนื้อโลกหลุดออกไป

อย่างไรก็ตามในเวลาต่อมานักวิทยาศาสตร์นำโดย แดเนียล เฮอร์เวิตซ์ พบว่า ตัวอย่างหินดวงจันทร์ที่พบบนโลก (อุกกาบาต) มีการแลกเปลี่ยนไอโซโทปกับน้ำบนโลก ซึ่งอาจทำให้สัดส่วนของออกซิเจนไอโซโทปที่คำนวณได้ก่อนหน้านี้คลาดเคลื่อนไป จึงเปลี่ยนมาตรวจวัดตัวอย่างจากดวงจันทร์ที่ใหม่กว่าเดิม นั่นคือตัวอย่างหินดวงจันทร์ที่นำมาจากดวงจันทร์จริงๆ ซึ่งนำกลับมาโดยภารกิจอะพอลโล 11, 12, และ 16 โดยผลพบว่าตัวอย่างเหล่านี้มีอัตราส่วนออกซิเจนไอโซโทปสูงกว่าตัวอย่างที่พบบนพื้นโลกอย่างมีนัยสำคัญ นักวิทยาศาสตร์จึงอธิบายว่า สตอรี่การชนครั้งใหญ่นั้นน่าจะเกิดขึ้นจริง แต่จากการวิเคราะห์ตัวอย่างหินและสร้างแบบจำลองพบว่า ดวงจันทร์ประกอบด้วยสสารดั้งเดิมของเทียประมาณร้อยละ 70-90 และมีสสารจากโลกเพียงร้อยละ 10-30

จันทรคติ

ปรากฏการณ์ ข้างขึ้น-ข้างแรม (Lunar’s Phase หรือ Moon’s Phase) เกิดจากดวงจันทร์ ซึ่งไม่มีแสงสว่างในตัวเอง ด้านสว่างได้รับแสงจากดวงอาทิตย์ แต่ด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ถูกบังด้วยเงาของตัวเอง ดวงจันทร์โคจรรอบโลก ทำให้มุมระหว่างดวงอาทิตย์-ดวงจันทร์-โลก เปลี่ยน เปลี่ยนแปลงไปวันละ 12 องศา เมื่อมองดูดวงจันทร์จากโลก เราจึงมองเห็นเสี้ยวของดวงจันทร์มีขนาดเปลี่ยนไปเป็นวงรอบ ใช้เวลาประมาณ 29.5 วันต่อรอบ โดยนักวิทยาศาสตร์แบ่งย่อยปรากฏการข้างขึ้น-ข้างแรม ของดวงจันทร์ออกเป็น 4 ระยะ ดังนี้

ปรากฏการณ์ข้างขึ้น-ข้างแรมของดวงจันทร์ (ที่มา : wikipedia.org) 

1) ข้างขึ้น (waxing) เป็นช่วงที่เกิดขึ้นระหว่าง คืนเดือนมืดจนถึงคืนวันเพ็ญ โดยใช้ด้านสว่างของดวงจันทร์เป็นตัวกำหนด แบ่งออกเป็น 15 ส่วน เริ่มจาก ขึ้น 1 ค่ำ จนถึง ขึ้น 15 ค่ำ

2) ข้างแรม (waning) เป็นช่วงที่เกิดขึ้นระหว่างคืนวันเพ็ญจนถึงคืนเดือนมืดอีกครั้ง โดยใช้ด้านมืดของดวงจันทร์เป็นตัวกำหนด แล้วแบ่งออกเป็น 15 ส่วนโดยเริ่มจากแรม 1 ค่ำ จนถึง แรม 14-15 ค่ำ

3) คืนเดือนมืด (new moon) เป็นตำแหน่งที่ดวงจันทร์อยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ หรือ ดวงจันทร์ อยู่หน้าดวงอาทิตย์ ในวันนี้ผู้สังเกตที่ด้านกลางคืนและด้านกลางวันบนโลก จะมองไม่เห็นดวงจันทร์ เราจึงเรียกคืนเดือนมืด หรือ จันทร์ดับ

4) วันเพ็ญ (full moon) ตรงกับวันขึ้น 15 ค่ำ เป็นตำแหน่งที่ดวงจันทร์อยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ ซึ่งแสงจากดวงอาทิตย์จะตั้งฉากกับดวงจันทร์พอดี ผู้สังเกตที่อยู่ด้านกลางวันจะไม่เห็นดวงจันทร์บนท้องฟ้าเลย ในขณะที่ผู้ที่อยู่ด้านมืดจะเห็นดวงจันทร์นานที่สุดคือ ตั้งแต่เวลาประมาณ 6 โมงเย็นถึง 6 โมงช้าของอีกวันหนึ่ง

อิทธิพลของดวงจันทร์ น้ำขึ้น-น้ำลง

ผลจากปรากฏการข้างขึ้น-ข้างแรม ของดวงจันทร์ทำให้มหาสมุทรนั้นเกิด กระแสน้ำขึ้น-น้ำลง (tidal current) ซึ่งหมายถึง การเคลื่อนที่ขึ้น-ลงของระดับน้ำทะเลบริเวณชายฝั่ง จากอิทธิพลดึงดูดระหว่างโลกกับดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ ซึ่งอิทธิพลของดวงอาทิตย์มีน้อยกว่าดวงจันทร์ประมาณครึ่งหนึ่ง โดยแรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดน้ำขึ้น-น้ำลง (รายวัน) ส่วนดวงจันทร์ ทำให้เกิดน้ำขึ้น-น้ำลง (รายเดือน) ซึ่งผลจากทั้งดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ทำให้เกิด กระแสน้ำขึ้น-น้ำลง (tidal current) ซึ่งอาจมีความเร็ว 7-8 กิโลเมตร/ชั่วโมง น้ำขึ้นเกิดใน 2 ส่วนของโลกคือ ส่วนที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ และส่วนที่อยู่ห่างจากซีกโลกด้านตรงข้าม 

อ่าวมง-แซ็ง-มีแชล (Mont Saint Michel) ในประเทศฝรั่งเศสในช่วงน้ำขึ้นและน้ำลง (Hoffmann O.; Captblack76) 

1) น้ำใหญ่หรือน้ำเกิด (spring tide) คือ แรงจะมีมากที่สุดเมื่อดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ เมื่อโลก ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ อยู่ในแนวเดียวกันหรือ ทุกๆ 2 อาทิตย์ คือ ขึ้น 15 ค่ำ และ แรม15 ค่ำ เช่นในช่วงดวงจันทร์เต็มดวงและมืดสนิท

2) น้ำน้อยหรือน้ำตาย (neap tide) คือ แรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงจะน้อยที่สุด เกิดในรอบ 15 วัน เมื่อดวงอาทิตย์ โลก ดวงจันทร์ อยู่ในแนวตั้งฉากคือ วันแรขึ้น 7 ค่ำ และ แรม 7 ค่ำ แรงนี้ที่เกิดจากดวงจันทร์แรงเป็น 2 เท่าของที่เกิดจากดวงอาทิตย์ เนื่องจากระยะห่างของดวงอาทิตย์จากโลกมาก

แบบจำลองการเกิด (บน) น้ำเกิด และ (ล่าง) น้ำตาย

น้ำขึ้นน้ำลงจึงมีลักษณะแตกต่างกัน โดยหลักกว้าง ๆ พอจะแบ่งรูปแบบของน้ำขึ้น-น้ำลง (Tidal Pattern) ออกได้เป็น 3 แบบ คือ 

  • น้ำเดี่ยว (diurnal tide) น้ำขึ้นน้ำลงอย่างละ 1 ครั้งต่อวันค่ะ
  • น้ำคู่ (semidiurnal tide) น้ำขึ้น 2 ครั้ง และน้ำลง 2 ครั้งใน 1 วัน น้ำขึ้นหรือน้ำลงครั้งแรกมักจะเท่ากับน้ำขึ้นหรือน้ำลงครั้งที่ 2 น้ำขึ้นน้ำลงแบบนี้ใกล้เคียงกับทฤษฎีมาก เปลี่ยนแปลงตามตำแหน่งของดวงจันทร์ที่สัมพันธ์กับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ พบทั่วไปในมหาสมุทรแอตแลนติค ฝั่งอเมริกาและยุโรป
  • น้ำผสม (mixed tide) เป็นแบบผสมระหว่างแบบที่ 1 กับแบบที่ 2 เวลาที่ทั้งดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ เข้าใกล้แนวเส้นศูนย์สูตรโลก น้ำขึ้นน้ำลงจะคล้ายแบบที่ 2 มาก แต่เวลาที่ดวงจันทร์ทำมุมกับเส้นศูนย์สูตรโลกมาก น้ำขึ้นน้ำลงจะปรากฏเป็นแบบที่ 1 มากกว่า พบทั่วไปบริเวณฝั่งเม็กซิโกของอเมริกา

ซึ่งจากการเฝ้าสังเกตปรากฎการณ์น้ำขึ้น-น้ำลง กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ พบว่า ชายฝั่งทะเลอ่าวไทยเกิดน้ำขึ้น-น้ำลงได้ 2 แบบ คือ น้ำเดี่ยวและน้ำผสม ในขณะที่ฝั่งอันดามันของไทยเกิดเฉพาะแบบ น้ำคู่ เท่านั้น

รูปแบบการเกิด น้ำขึ้น-น้ำลง ที่พบเห็นบนโลก

ปรากฏการณ์ ซุปเปอร์มูน – ไมโครมูน

ในแต่ละช่วงเวลาของปี วงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกก็ไม่ได้เป็นวงกลมห่างจากโลกเท่ากันเสมอไป บางช่วงดวงจันทร์อยู่ไกลกับโลก เราก็จะเห็นดวงจันทร์ขนาดเล็กกว่าปกติ (micro moon) เรียกปรากฏการณ์ อะโปจี (Apogee) (ดวงจันทร์ห่างจากโลก 406,000 กิโลเมตร) ส่วนในช่วงเวลาที่ดวงจันทร์อยู่ใกล้กับโลก เราก็จะเห็นดวงจันทร์ใหญ่กว่าปกติ (super moon) เรียกปรากฏการณ์ เปริจี (Perigee) (ดวงจันทร์ห่างจากโลก 357,000 กิโลเมตร) ดังนั้น หากขึ้น 15 ค่ำ หรือ แรม 15 ค่ำ ในช่วง เปริจี (Perigee) ระยะห่างก็ยิ่งสั้น แรงดึงดูดก็ยิ่งสูง

ธรณีวิทยาของกระต่าย

(ก) พื้นผิวของดวงจันทร์ด้านใกล้โลก (ข) โครงสร้างภายในดวงจันทร์ (ค) ธรณีวิทยาของดวงจันทร์ด้านใกล้โลก และ (ง) ธรณีวิทยาของดวงจันทร์ด้านไกลโลก (ที่มา : NASA/GSFC/USGS)

หลุมอุกกาบาต กับแนวคิดรีบอร์นหนังหน้า

ถ้าลองเปรียบเทียบกันระหว่างพื้นผิวของโลกและดวงจันทร์ มันก็เหมือนการเอาหน้าลุงแก่ๆ คนหนึ่งมาเทียบกับหน้าของเด็กวัยขบเผาะอายุซัก 14-15 ผิวหน้าโลกดูราบเรียบชุ่มชื้นและดูมีน้ำมีนวล ในขณะที่หนังหน้าของดวงจันทร์ดูแห้งกร้าน หยาบกระด้าง เพราะเต็มไปด้วยหลุม หรือริ้วรอยการตกกระทบของอุกกาบาต ตลอดช่วงอายุของดวงจันทร์ที่เกิดขึ้นมา

โลก มองจากดวงจันทร์

จะว่าไปความเชื่อที่นักวิทยาศาสตร์เค้าเหลาๆ กันมา ก็บอกว่าโลกเกิดก่อนดวงจันทร์มาซักพัก ดังนั้นโลกก็ควรจะผ่านร้อนผ่านหนาวและควรจะมีร่องรอยของหลุมอุกกาบาตที่มากกว่านี้ อย่างน้อยๆ ก็ควรจะยุบยับพอๆ หรือเท่าๆ กับที่เราเห็นบนดวงจันทร์ ทำไมถึงคิดอย่างนั้นนะเหรอ ก็เพราะดวงจันทร์ถือเป็น เทหวัตถุ (space object) ที่อยู่ใกล้กับโลกมากที่สุดแล้ว ซึ่งก็จะดูลำเอียงมากเกินไปหากอุกกาบาตส่วนใหญ่จะรุมจ้อง จองกฐินเฉพาะดวงจันทร์ จะว่าดวงจันทร์อยู่ใกล้ แถบดาวเคราะห์น้อย (asteroid belt) มากกว่าโลกก็ไม่น่าจะใช่ เพราะดวงจันทร์นั้นโคจร พันแข้งพันขา โลกของเรามาตั้งแต่เกิด ดังนั้นก็พอจะถัวๆ ได้ว่า ดวงจันทร์โดนยังไง โลกก็ควรจะโดนยังงั้น ซึ่งความจริงดูเหมือนจะไม่ใช่

หลายคนอาจจะบอกว่า ก็เพราะว่าโลกมีบรรยากาศห่อหุ้มอยู่ตั้งหลายชั้น กว่าที่อุกกาบาตซักเม็ดจะร่วงลงมาถึงพื้นก็ถูกแรงเสียดทานเผาไหม้ไปกลางอากาศหมดแล้ว ที่เราเห็นหลุมอุกกาบาตอยู่บนโลก ก็เป็นแค่บางส่วนน้อยๆ ของอุกกาบาตที่คงจะใหญ่น่าดู จึงยังหลงเหลือตกกระทบมายังพื้นโลกได้ ซึ่งมันก็คงจะจริงบางส่วน แต่มุมมองของผม บรรยากาศก็ไม่น่าจะมีประสิทธิภาพขนาดนั้น และก็คงเป็นแค่สาเหตุหนึ่งที่ทำให้หนังหน้าโลกยังใสกิ๊งได้

หรือบางคนก็อาจจะบอกว่าก็เพราะว่าโลกมี กระบวนการผุพังและกัดกร่อน (weathering and erosion) ทำให้พื้นผิวของโลกมีการเกลี่ยให้ราบเรียบ ซึ่งผมว่ามันก็มีส่วนถูก แต่ผมก็ยังนึกภาพตามไม่ออกว่าจะมีครีมยี่ห้อไหน ที่ดีถึงขนาดสมานให้รอยแผลเป็นบนหน้าเราเรียบเนียนเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้น มันก็ต้องหลงเหลือซากบ้างแหละน่า ว่าไหม

ซึ่งถ้าเหตุผลทั้งสองข้างต้นนี้ดูจะเป็นแค่การมีส่วนเกี่ยวข้อง แต่ไม่ได้เป็นเหตุผลหลักอย่างเป็นล่ำเป็นสัน ถามว่า แล้วโลกมีดีอะไร ทำไมหนังหน้าโลกถึงอยู่ยงคงกระพัน สดใสได้จนถึงทุกวันนี้

จากการศึกษาในปัจจุบัน ทำให้นักธรณีวิทยารู้ว่าเปลือกโลกแตกออกเป็นแผ่นๆ และมีการเคลื่อนที่กระทบกระทั่งกันได้ และเมื่อพิจารณาแผ่นเปลือกโลกใดๆ ในขณะที่ขอบด้านหนึ่งของแผ่นเปลือกโลกถูกผลักให้ เคลื่อนที่ออกจากกัน (divergent movement) และสร้างแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรใหม่แทนที่ ขอบอีกด้านหนึ่งของแผ่นเปลือกโลกก็จะเคลื่อนที่เข้าหาแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ด้านตรงกันข้าม ทำให้เกิดรูปแบบ การเคลื่อนที่เข้าหากัน (convergent movement) ซึ่งเพื่อเป็นการรักษาปริมาณพื้นที่พื้นผิวโลกให้คงเดิม ในกระบวนการเคลื่อนที่เข้าหากันโดยส่วนใหญ่จึงจะต้องมีแผ่นใดแผ่นหนึ่งมุดตัวลงไปใต้อีกแผ่นเปลือกโลกหนึ่งเสมอ เรียกโซนการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกว่า เขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก (subduction zone) โดยธรณีวิทยาจำแนกชนิดการเคลื่อนที่เข้าหากันเป็น 3 กรณี ตามชนิดของแผ่นเปลือกโลก

แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรชนทวีป

ในกรณีของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรชนแผ่นเปลือกโลกทวีป (oceanic-continent collision) เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรบางกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่าแผ่นเปลือกโลกทวีป ทำให้ในกระบวนการชนกัน แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรจะมุดตัวลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกทวีปเสมอ

แบบจำลองการชนและมุดกันของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรและแผ่นเปลือกโลกทวีป ทวีปอเมริกาใต้ 

หากไม่มีการมุดตัว พื้นผิวโลกจะโป่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จากแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรที่ถูกสร้างขึ้นใหม่อยู่ตลอดเวลาในโซนการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลก

ลักษณะทางธรณีวิทยาที่สำคัญที่พบได้ในบริเวณนี้ ได้แก่ ร่องลึกก้นสมุทร (trench) และแนวภูเขาไฟรูปโค้งบนทวีป (continental arc) ซึ่งจะขนานไปกับเขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก กรณีศึกษาของการเคลื่อนที่เข้าหากันแบบนี้ ได้แก่ การเคลื่อนที่เข้าหากันของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรนัซกาและแผ่นเปลือกโลกทวีปอเมริกาใต้ ผลจากการชนกันทำให้แผ่นนัซกามุดตัวลงไปใต้แผ่นอเมริกาใต้ เกิดเป็น ร่องลึกก้นสมุทรเปรู-ประเทศชิลี (Peru-Chile Trench) และเกิด แนวภูเขาไฟรูปโค้งเป็นเทือกเขาแอนดีส 

นอกจากนี้ ผลจากการชนและมุดกันของแผ่นเปลือกโลกทั่วโลก ทำให้เกิดร่องลึกก้นสมุทรมากมาย ได้แก่ ร่องลึกก้นสมุทรตองกา ร่องลึกก้นสมุทรเอลูเทียน ร่องลึกก้นสมุทรแคสเคเดีย ร่องลึกก้นสมุทรอเมริกากลาง ร่องลึกก้นสมุทรเปรู-ชิลี ร่องลึกก้นสมุทรเปอร์โตริโก และร่องลึกก้นสมุทรชวา เป็นต้น  

กล่าวโดยสรุป การที่เราเห็นว่าหนังหน้าโลกปัจจุบันยังคงใสกิ๊ง ต่างจากพื้นผิวดวงจันทร์ที่หยาบกระด้าง ส่วนหนึ่งก็น่าจะมาจาก 1) การถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศของอุกกาบาต และ 2) กระบวนการผุพังและกัดกร่อนจากปัจจัยต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น น้ำ ลมหรือแม้กระทั่งธารน้ำแข็ง ทั้ง 2 สาเหตุนี้เป็นตัวช่วยให้พื้นผิวโลกปรับสภาพได้บ้างพอประมาณ แต่สาเหตุหลักที่ทำให้โลกสามารถรีบอร์นหนังหน้า ให้ดูเหมือนกับว่ากลับไป 14 อีกครั้ง ก็น่าจะเป็นการดึงหนังหน้าเก่าลงไปหลอมใหม่ในเนื้อโลก ซึ่งทั้งหมดทั้งมวลก็เกิดจากการที่โลกมี กระบวนการธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) ซึ่งดวงจันทร์นั้นไม่มี

มองโอกาสอุกกาบาตโหม่งโลก จากดวงจันทร์

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: