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