ดวงจันทร์มาจากไหน?

ตลอดประวัติศาสตร์การวิจัยดาราศาสตร์ของมนุษย์ วัตถุที่คุ้นเคยและศึกษามากที่สุดคือ ดวงจันทร์ ดวงจันทร์ถือเป็นสัญลักษณ์แห่งความลึกลับในหลายๆ วัฒนธรรม และมีเรื่องราวต่างๆ มากมายที่เล่าขานเกี่ยวกับความงามเชิงกวี ความมหัศจรรย์ และพลังของดวงจันทร์

ดวงจันทร์เป็นดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุดและมีการเชื่อมต่อกับโลกใกล้ชิดที่สุด จนถึงปัจจุบัน มีผู้คน 12 คนได้เหยียบดวงจันทร์เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับดาวบริวารธรรมชาติดวงนี้ แล้วเราทราบเรื่องดวงจันทร์ได้อย่างไร? ดาวดวงนี้มีต้นกำเนิดและกำเนิดมาจากอะไร?

กำเนิดดวงจันทร์

เมื่อพูดถึงวิธีการสร้างดวงจันทร์ หลังจากการวิจัยและการสังเกตการณ์เป็นเวลาหลายพันปี มนุษย์ยังคงมีเพียงทฤษฎีที่คลุมเครือเท่านั้น มาดูสมมติฐานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับต้นกำเนิดของดวงจันทร์กัน

ดวงจันทร์และโลกเกิดขึ้นพร้อมกัน

ทฤษฎีนี้ตั้งสมมติฐานว่าดวงจันทร์และโลกก่อตัวพร้อมๆ กันจากจานรวมมวลดั้งเดิม ซึ่งเป็นกระแสคล้ายจานที่ประกอบด้วยก๊าซ พลาสมา ฝุ่น หรืออนุภาคที่ล้อมรอบวัตถุท้องฟ้าที่ค่อยๆ ยุบตัวเข้าด้านใน ซึ่งจะช่วยอธิบายความคล้ายคลึงทางธรณีวิทยาของวัตถุทั้งสองได้ ตัวอย่างเช่น อัตราส่วนไอโซโทปออกซิเจนของดวงจันทร์ดูเหมือนจะเหมือนกับของโลกทุกประการ

ก๊าซจากเมฆควบแน่นกลายเป็นสสาร และเศษซากต่างๆ จะถูกดึงดูดไปยึดติดกับวัตถุหนึ่งหรืออีกวัตถุหนึ่ง โลกดึงดูดสสารเข้ามาโดยไม่ได้ตั้งใจและทำให้มวลเพิ่มมากขึ้น มวลของโลกทำให้วัตถุท้องฟ้าทั้งสองดวงมีแรงโน้มถ่วงที่มีอิทธิพลเหนือกว่า และดวงจันทร์ก็เริ่มโคจรรอบโลก อย่างไรก็ตาม นักวิจารณ์ตั้งข้อสังเกตว่าทฤษฎีนี้ไม่สามารถอธิบายโมเมนตัมเชิงมุมปัจจุบันของดวงจันทร์รอบโลกได้

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ของโลกทำให้เกิดดวงจันทร์

ทฤษฎีการก่อตัวของดวงจันทร์ในยุคแรกๆ ชุดหนึ่ง โดยเฉพาะทฤษฎีของเซอร์จอร์จ ดาร์วิน นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษและบุตรชายของชาลส์ ดาร์วิน นักธรรมชาติวิทยา เชื่อว่าครั้งหนึ่งโลกเคยหมุนเร็วมากจนมีก้อนสสารกระเด็นออกไปจากพื้นผิว เชื่อกันว่าสสารดังกล่าวได้ควบแน่นเข้าไปในดวงจันทร์แล้ว

แม้ทฤษฎีปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันจะดูน่าเชื่อถือก็ตาม เนื่องจากองค์ประกอบของเปลือกโลกและดวงจันทร์มีความคล้ายคลึงกัน แต่ก็ล้มเหลวในที่สุด เนื่องจากไม่มีใครสามารถค้นพบคุณสมบัติที่เหมาะสมของดาวเคราะห์โลกที่หมุนเพื่อสร้างดาวเคราะห์ดวงจันทร์ประเภทที่ถูกต้องได้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่เชื่อว่าโลกจะหมุนได้เร็วพอที่จะทิ้งชิ้นส่วนวัสดุของตัวเองออกไปได้ นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังไม่พบหลักฐานของเหตุการณ์การหมุนอย่างรวดเร็วเช่นนี้บนโลกหรือดวงจันทร์เลย

โลก “คว้า” ดวงจันทร์ที่โคจรผ่านมา

สมมติฐานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเป็นอันดับสามแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์อาจก่อตัวขึ้นในที่อื่นในระบบสุริยะ แต่ไม่อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าดวงจันทร์อาจถูกดาวเคราะห์ดวงอื่น "ยึดครอง" ไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะหลุดออกไปและเข้ามาใกล้โลกในที่สุด ระยะห่างนั้นใกล้มากจนโลกสามารถดึงดวงจันทร์เข้าสู่วงโคจรได้

ในความเป็นจริง ดาวเคราะห์หลายดวง เช่น ดาวอังคาร เชื่อกันว่าได้ "จับ" ดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่ลอยมาภายในระยะแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์น้อยดังกล่าว และเปลี่ยนให้กลายเป็นดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ยังต้องค้นหาคำตอบถึงกลไกที่โลกสามารถ "จับ" ดวงจันทร์ไว้เพื่อให้คงอยู่ในวงโคจรได้อย่างไร นอกจากนี้ สมมติฐานนี้ไม่ได้รับความนิยมอีกต่อไป หลังจากที่ค้นพบว่าโลกและดวงจันทร์มีลักษณะทางธรณีวิทยาที่คล้ายคลึงกัน

ซากปรักหักพังของดาวเคราะห์ Theia ที่แตกสลายรวมเข้ากับดวงจันทร์

ทฤษฎีดังกล่าวมีพื้นฐานมาจากการชนกันอย่างรุนแรงระหว่างดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวอังคารชื่อธีอาและโลก นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่า Theia ประกอบด้วยสสารที่แตกต่างกัน อาจจะอ่อนแอกว่าโลกก็ได้ หลังจากการ "โจมตี" ของ Theia โลกก็ยังคงอยู่ในสภาพสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ธีอาแตกออกจากกันและชิ้นส่วนที่เหลือก็รวมตัวกันเป็นดวงจันทร์ในที่สุด แม้ว่าทฤษฎีนี้จะฟังดูน่าเชื่อถือในตอนแรก แต่ท้ายที่สุดก็ล้มเหลว เนื่องจากโลกและดวงจันทร์ประกอบด้วยธาตุที่มีลักษณะคล้ายกัน (โดยเฉพาะซิลิกอนและออกซิเจน) ในความเข้มข้นที่ใกล้เคียงกัน

ผลกระทบของ Theia สร้าง “Synestia”

จะเกิดอะไรขึ้นถ้า Theia โจมตีโลกในยุคแรกด้วยพลังอันรุนแรงจนทำให้ทั้งสอง “กลายเป็นไอ”? นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าเมฆรูปร่างคล้ายเบเกิลที่แปลกประหลาดซึ่งเรียกว่าซีเนสเทียอาจเกิดจากการชนกัน พวกเขาโต้แย้งว่าโครงสร้างนี้สามารถทำหน้าที่เหมือนจานหมุนที่ผสมธาตุทางเคมีที่พบในแต่ละดาวเคราะห์เข้าด้วยกัน เมื่อเวลาผ่านไป สสารจากภายนอกซินเนสเทียจะรวมตัวกันเป็นดวงจันทร์ ในขณะที่สสารที่เหลือจะก่อตัวเป็นโลก

การชนกันของดาวเคราะห์ที่เหมือนกันสองดวง

ในสถานการณ์นี้ Theia ยังคงชนโลก แต่ไม่มีการแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยอย่างสมบูรณ์ และเศษซากจากการชนยังคงรวมตัวกันที่ดวงจันทร์ สิ่งที่แปลกเกี่ยวกับทฤษฎีนี้ก็คือสสารที่ประกอบเป็น Theia ก็คือสสารชนิดเดียวกับที่ประกอบเป็นโลก คำถามตอนนี้ก็คือ: Theia เกิดขึ้นมาได้อย่างไร? บางทีทั้ง Theia และโลกอาจก่อตัวขึ้นในด้านตรงข้ามของดิสก์เพิ่มมวลเดียวกัน (วัสดุของโลกกระจายออกเท่าๆ กัน) จากนั้นบางสิ่งบางอย่างมารบกวนวงโคจรของ Theia รอบดวงอาทิตย์ และทำให้มันเคลื่อนออกไปจากตำแหน่งเดิม ส่งผลให้ Theia พุ่งชนโลก

มีสมมติฐานมากมายเกี่ยวกับผลกระทบจากนอกโลก

ตามทฤษฎีนี้ เชื่อกันว่าโลกในยุคแรกไม่ได้เกิดการชนกันเพียงครั้งเดียว แต่เกิดขึ้นหลายครั้ง เชื่อกันว่าการโจมตีแต่ละครั้งได้สร้างเศษซากที่รวมตัวกันเป็นดวงจันทร์ดวงเล็กๆ ในที่สุด ดาวเทียมดวงเล็กเหล่านี้จึงรวมตัวกันจนกลายเป็นดวงจันทร์ดังเช่นในปัจจุบัน

สมมติฐานดังกล่าวระบุว่าแผ่นดิสก์ของสสารจะก่อตัวขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังการชนแต่ละครั้ง และควบแน่นกลายเป็นดาวเทียมขนาดเล็กภายในระยะเวลาหลายร้อยปี นักวิทยาศาสตร์ชาวอิสราเอลเสนอแนวคิดนี้เมื่อต้นปี พ.ศ. 2560 โดยโต้แย้งว่าผลกระทบร่วมกันของการชนกันด้วยความเร็วสูงหลายครั้งอาจทำให้เกิดวัสดุเพียงพอที่จะก่อตัวเป็นดวงจันทร์ได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังบอกอีกว่ากลไกที่อธิบายว่าดาวเทียมแต่ละดวงรวมตัวกันเป็นวัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่ได้อย่างไรยังคงต้องอธิบายต่อไป