อดีต ปัจจุบัน และอนาคตของวิทยาการด้านดาวเคราะห์วิทยา
มนุษย์ได้รู้จักดาวเคราะห์มาตั้งแต่สมัยโบราณ เมื่อผู้คนได้เห็นดาวบางดวงบนท้องฟ้าเคลื่อนที่เร็ว และมากกว่าดาวอื่นๆ ทั่วไปที่อยู่กับที่ตลอดเวลา เขาจึงเรียกมันว่าดาวเคราะห์ (planet) ซึ่งแปลตรงๆ ว่า ผู้พเนจร แต่ความรู้และความเข้าใจในธรรมชาติของดาวประเภทนี้ก็ยังไม่ถือกำเนิดจนกระทั่งถึง พ.ศ. ๒๑๕๒ (สมัยสมเด็จพระเอกาทศรถ) เมื่อ Galileo ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่เขาประดิษฐ์ขึ้นส่องดูดาวพฤหัสบดีและได้เห็นดวงจันทร์อันเป็นบริวารของดวงดาวนี้กำลังโคจรไปรอบมัน Galileo จึงได้ชื่อว่าเป็นมนุษย์คนแรกที่ได้เห็นจักรวาลใหม่ (คือจักรวาลที่มีดาวเคราะห์และดวงจันทร์บริวาร) นอกเหนือจากสุริยจักรวาล (ที่มีดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์บริวาร) และเมื่อเขาใช้กล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวส่องดูดวงจันทร์ เขาก็ได้เห็นเทือกเขาและทิวเขามากมาย การค้นพบนี้ได้แสดงให้เห็นว่า ดวงจันทร์ (ที่พระเจ้าสร้าง) ใช่ว่าจะเป็นดาวที่กลมดิกอย่างไร้ริ้วรอยใดๆ ไม่ แต่เป็นดาวที่ผิวมีรอยมลทินมากมาย
นอกจาก Galileo แล้ว Nicolaus Copernicus ก็เป็นนักดาราศาสตร์อีกคนหนึ่งที่มีบทบาทมากในการวางรากฐานวิทยาการด้านนี้ โดยใน พ.ศ. 2086 (สมัยพระชัยราชา) Copernicus ได้เสนอความคิดใหม่ว่าโลกและดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์ หาใช่ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์โคจรรอบโลกไม่ หนังสือชื่อ De revolutionibus orbium coelestium ที่เขาแต่งนี้จึงขัดแย้งกับคำสอนของคริสต์ศาสนาในคัมภีร์ไบเบิลอย่างสิ้นเชิง
และใน พ.ศ. ๒๑๕๒ นั้นเอง Johannes Kepler ได้อาศัยข้อมูล ตำแหน่งของดาวเคราะห์ต่างๆ ที่ Tycho Brake วัดได้ สรุปรวมเป็นกฎกำกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ในสุริยจักรวาลในวารสาร Astronomia Nova ซึ่ง Isaac Newton ก็ได้อธิบายที่มาของกฎเหล่านี้ว่า เกิดจากการที่สสารต่าง ๆ ดึงดูดกันโดยแรงชนิดหนึ่งที่รู้จักกันจนทุกวันนี้ว่า แรงโน้มถ่วง (Gravity) กฎแรงดึงดูดระหว่างสสารและกฎการเคลื่อนที่ของสรรพวัตถุในจักรวาลที่ Newton ค้นพบนี้ Newton ได้เขียนไว้ในหนังสือชื่อ Philosophiae Naturalis principia mathematica ซึ่งตีพิมพ์ใน พ.ศ. ๒๒๓๐ (สมัยพระนารายณ์) การค้นพบของ Newton ครั้งนี้ทำให้มนุษย์รู้เป็นครั้งแรกว่า เหตุการณ์ลูกแอปเปิลตกบนโลก และเหตุการณ์ดวงจันทร์เคลื่อนที่รอบโลกที่กำลังเกิดอยู่บน “สวรรค์” สามารถอธิบายได้ด้วยกฎฟิสิกส์กฎเดียวกัน ซึ่งเท่ากับเน้นให้มนุษย์ประจักษ์ว่ามนุษย์สามารถเข้าใจธรรมชาติได้ ไม่ว่าธรรมชาตินั้นจะอยู่ที่ใดหรือเวลาใด ไม่ว่าจะเป็นอดีตหรืออนาคต
และความเชื่อนี้ก็เป็นจริง เมื่อ William Herschel ใช้กฎของ Newton ศึกษาการโคจรของดาวเสาร์ และพบความผิดปรกติในการโคจรของดวงดาวนี้ในบางเวลา ซึ่ง Herschel ก็ได้ประสบความสำเร็จในการอธิบายลักษณะการโคจรที่ไม่ปรกติของดาวเสาร์ว่ามาจากดาวอีกดวงหนึ่งชื่อ Uranus ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นกัน แต่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าดาวเสาร์ และ Herschel ก็ได้เป็นคนแรกที่พบดาว Uranus ใน พ.ศ. ๒๓๒๔ (ยุคพระเจ้าตากสิน)
ใน พ.ศ. ๒๔๒๐ Giovanni Schia Parelli ได้เห็นริ้วรอยเป็นทางยาวพาดทับกันไปมาบนดาวอังคาร เขาจึงมีจินตนาการว่าริ้วต่างๆ ที่เขาเห็นนั้นคือคลอง (canali) และจากความคิดนี้ Percivall Lowell ได้คิดฝันต่อไปว่าบนดาวอังคารมีมนุษย์อาศัยอยู่และมนุษย์เหล่านี้มีสติปัญญาสูงมาก
ซึ่งข้อคิดเห็นและความคิดฝันต่าง ๆ เหล่านี้ก็เพิ่งได้รับการยืนยันว่าเหลวไหลหรือถูกต้อง เมื่อมนุษย์ได้ส่งยานอวกาศออกไปสำรวจดาวเคราะห์ต่าง ๆ ในสุริยจักรวาลในช่วงระยะเวลา ๕๐ ปีที่ผ่านมานี้เอง
จุดเริ่มต้นของการออกสำรวจได้เกิดขึ้นเมื่อรัสเซียส่งดาวเทียม Sputnik l ขึ้นโคจรรอบโลกในเดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๕๐๐ การเสียหน้าครั้งนั้นได้ทำให้สหรัฐฯ จัดตั้งองค์การบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) และเริ่มโครงการ Apollo นำมนุษย์สู่ดวงจันทร์และกลับมาอย่างปลอดภัย การยิงจรวดนำดาวเทียมขึ้นสำรวจชั้นบรรยากาศเหนือโลก ได้ทำให้ James Van Allen พบว่าที่ระดับความสูง ๑๐๐ กิโลเมตรเหนือโลกมีแถบรังสีที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ามากมาย แถบรังสีที่ห่อหุ้มโลกนี้จึงได้ชื่อว่า Van Allen Belt
การวิเคราะห์ดินและหินที่มนุษย์อวกาศในโครงการ Apollo ได้นำจากดวงจันทร์กลับมายังโลกได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า ดวงจันทร์และโลกมีอายุพอ ๆ กันคือ ประมาณ ๔๕๐๐ ล้านปี
การส่งยานอวกาศออกสำรวจดาวเคราะห์ต่างๆ ในสุริยจักรวาลได้เริ่มต้นใน พ.ศ. ๒๕๒๓ เมื่อยานอวกาศ Voyager l ได้ถูกส่งออกไปสำรวจดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ นอกจากนี้ NASA ก็ยังได้ส่งยาน Voyager ll โคจรผ่านดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูนในเวลาต่อมาด้วยการสำรวจระยะใกล้เช่นนี้ ได้ทำให้เราพบดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์เหล่านี้เพิ่มอีกหลายดาว และได้เห็นความหลากหลายในธรรมชาติของดวงจันทร์เหล่านั้นเช่น ได้พบว่าดวงจันทร์ชื่อ lo ของดาวพฤหัสบดียังมีภูเขาไฟคุกรุ่นอยู่ ดวงจันทร์ Europa ของดาวพฤหัสบดีอีกเช่นกัน มีเปลือกดาวเป็นชั้นน้ำแข็งที่หนา และอาจมีทะเลสาบน้ำจืดแอบแฝงอยู่เบื้องล่าง ส่วน Ganymede ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในสุริยจักรวาล มีเปลือกดาวที่เป็นรอยแตกระแหงมากมายเพราะถูกอุกกาบาตพุ่งชน ในขณะที่ Callisto ไม่มีร่องรอยการถูกอุกกาบาตใด ๆ ชนเลย
หรือในกรณีดวงจันทร์ Titon ของดาวเสาร์ ยาน Voyager ll ก็ได้รายงานอย่างชัดเจนว่า ดาวดวงนี้มีบรรยากาศ และอาจมีทะเลที่มิได้ประกอบด้วยน้ำธรรมดา แต่เป็นทะเลของเหลว Hydrocarbon ที่มีความลึกถึง ๑ กิโลเมตร เป็นต้น ยาน Voyager ยังแสดงให้เห็นอีกว่า บรรดาดาวเคราะห์ขนาดยักษ์เหล่านี้ (พฤหัสบดี เสาร์ ยูเรนัส เนปจูน) ทุกดวงมีสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงมาก ซึ่งแสดงให้เห็นว่า บริเวณแกนกลางของดาวเหล่านี้มีของเหลวที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ โดยเฉพาะแกนกลางของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์นั้นอาจประกอบด้วยโลหะไฮโดรเจนก็ได้
นอกจากนี้ การสำรวจดาวอังคารโดยยานหุ่นยนต์ชื่อ Mars Global Surveyor แสดงให้เห็นว่า ดาวอังคารซึ่งมีมวลประมาณ ๑/๑๐ ของโลกในอดีตที่นานมากแล้วเคยมีภูเขาไฟมากมาย แต่ปัจจุบันภูเขาไฟเหล่านั้นดับหมดแล้ว พื้นผิวของดาวมีเนินทราย มีหุบเขา มีกำมะถัน และมีน้ำแข็งที่ขั้วดาว ส่วนยานดาวศุกร์นั้นก็มีเหตุการณ์แผ่นดินไหวบ้าง เพราะผิวของดาวศุกร์ยังมีการเคลื่อนไหวในบางเวลา
สภาพทางกายภาพของดาวเคราะห์ที่แตกต่างกันมากมายเช่นนี้ ทั้ง ๆ ที่ดาวทุกดวงอุบัติมาจากกลุ่มแก๊สร้อนเดียวกัน ในเวลาไล่เลี่ยกัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตระหนักได้ว่า ดาวเคราะห์มีโครงสร้างที่สลับซับซ้อนยิ่งกว่าดาวฤกษ์มาก ดังนั้น จึงเป็นเรื่องที่ไม่น่าแปลกใจหากเราได้ยินว่า นักวิทยาศาสตร์เข้าใจดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าโลก เพราะเรารู้ดีว่าดวงอาทิตย์ปลดปล่อยพลังงานอย่างไร แต่เราก็ยังไม่รู้ว่าน้ำบนโลกมาจากไหน และเมื่อโลกเริ่มมีน้ำ น้ำที่ว่ามีปริมาณมากน้อยเพียงใด เป็นต้น
ณ วันนี้นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์วิทยากำลังต้องการศึกษาธรรมชาติของดาวเคราะห์ต่าง ๆ เช่น ศึกษาอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่ทำให้วงโคจรและแกนของดาวต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงศึกษาประวัติความเป็นมาของสุริยจักรวาล โดยการวิเคราะห์หินและดินบนดาว รวมทั้งอุกกาบาตจากนอกโลกที่ตกบนโลกวิทยาการด้านนี้ จึงต้องการความรู้หลายด้าน ทั้งด้านเคมี ฟิสิกส์ ธรณีวิทยา ดาราศาสตร์ และชีววิทยา
สำหรับการศึกษาวิทยาการด้านนี้ ในศตวรรษหน้าคือ
๑. ค้นหาดาวเคราะห์นอกสุริยจักรวาล
๒. ค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก
๓. แสวงหาความเข้าใจในธรรมชาติของดาวเคราะห์ต่าง ๆ โดยรวมทั้งโลกด้วย ซึ่งถ้าเราพบและเข้าใจสิ่งใหม่ ๆ เช่น ชีวิตรูปแบบใหม่ เราก็คงตื่นเต้น ดีใจและประหลาดใจไม่แพ้ในสมัยที่ Galileo ใช้กล้องโทรทรรศน์เปลี่ยนแปลงความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับจักรวาลเมื่อ ๔๐๐ ปีก่อน.
ผู้เขียน : ศ. ดร.สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ประเภทวิทยาศาสตร์กายภาพ สาขาวิชาฟิสิกส์ สำนักวิทยาศาสตร์