ดาวพุธอาจมีซิลิกอนไดออกไซด์บนพื้นผิวเพียง 37%

พื้นผิวดาวพุธอาจมีซิลิกอนไดออกไซด์ต่ำกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยประเมินไว้อย่างมาก งานวิจัยใหม่คาดว่า พื้นผิวส่วนซิลิเกตของดาวเคราะห์ดวงนี้มี SiO₂ ราว 37% โดยมวล เทียบกับค่าประเมินก่อนหน้าประมาณ 49–60%140

หากผลนี้ได้รับการยืนยัน ก็อาจหมายความว่าหินภูเขาไฟบนดาวพุธเกิดจากการหลอมละลายภายในดาวที่ร้อนจัดและเกิดขึ้นในระดับลึกกว่าที่แบบจำลองเดิมคาดไว้ อย่างไรก็ตาม ตัวเลขดังกล่าวยังมีข้อควรระวังสำคัญ เพราะดาวพุธก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนน้อยมาก ซิลิกอนบางส่วนจึงอาจอยู่ในรูปโลหะหรือซิลิกอนคาร์ไบด์ แทนที่จะจับตัวเป็นซิลิกอนไดออกไซด์3342

นักวิจัยประเมินปริมาณซิลิกาบนดาวพุธอย่างไร

ปัจจุบันยังไม่มียานอวกาศลำใดลงจอดบนดาวพุธเพื่อวิเคราะห์หินโดยตรง และยังไม่มีการนำตัวอย่างจากดาวพุธกลับมายังโลก นักวิจัยจึงใช้วิธีทางอ้อมจากข้อมูลอินฟราเรด โดยอาศัยลักษณะทางสเปกตรัมที่เรียกว่า Christiansen Feature ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ค่าการแผ่รังสีสูงสุด และจะเปลี่ยนไปตามปริมาณซิลิกอนไดออกไซด์ในวัสดุซิลิเกต130

ทีมวิจัยเริ่มจากการผลิตและวัดลูกแก้วในห้องทดลองที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกับวัสดุบนพื้นผิวดาวเคราะห์ การทดลองนี้ช่วยสร้างความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ระหว่างความยาวคลื่นของ Christiansen Feature กับปริมาณ SiO₂ ในแก้ว

จากนั้นจึงนำค่าความสัมพันธ์ดังกล่าวไปใช้กับข้อมูลอินฟราเรดความละเอียดสูงของดวงจันทร์ นักวิจัยสามารถเปรียบเทียบแผนที่ที่ได้กับตัวอย่างหินจากภารกิจ Apollo, Luna และ Chang’e การตรวจสอบกับตัวอย่างดวงจันทร์ที่มีอยู่จริงช่วยทดสอบวิธีนี้ ก่อนนำไปใช้กับข้อมูลจากการสังเกตดาวพุธ1

ดังนั้น ค่าประมาณ 37% จึงไม่ใช่ผลการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีโดยตรง แต่ควรเข้าใจว่าเป็นค่า ซิลิกอนไดออกไซด์เทียบเท่าในส่วนซิลิเกต ที่อนุมานจากสัญญาณอินฟราเรดของพื้นผิวดาวพุธ

ตัวเลข 37% บอกอะไรเกี่ยวกับประวัติภูเขาไฟของดาวพุธ

หากพื้นผิวดาวพุธมีซิลิกาต่ำถึงระดับนี้ ก็จะสนับสนุนภาพของประวัติภูเขาไฟที่รุนแรงกว่าที่เคยคิดไว้ พื้นที่ราบเรียบขนาดใหญ่ของดาวพุธเชื่อกันโดยทั่วไปว่าเกิดจากการปะทุของภูเขาไฟ3637 การสร้างลาวาที่มีซิลิกาต่ำเช่นนี้อาจต้องอาศัยการหลอมละลายบางส่วนในสัดส่วนสูงมาก ภายในชั้นแมนเทิลที่ร้อนกว่าและหลอมลึกกว่าที่แบบจำลองทั่วไปเสนอ140

ผลดังกล่าวจึงอาจเชื่อมโยงพื้นผิวที่เห็นในปัจจุบันกับช่วงแรกเริ่มของดาวพุธ ซึ่งเกิดการแยกชั้นภายในและภูเขาไฟอย่างเข้มข้น อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้ยังไม่ได้ระบุอุณหภูมิของแมนเทิล ความลึกของแหล่งหลอมละลาย หรือเส้นทางทางธรณีวิทยาได้เพียงแบบเดียว เพราะข้อสรุปเหล่านี้ขึ้นอยู่กับว่าลูกแก้วซิลิเกตจากห้องทดลองเป็นตัวแทนองค์ประกอบพื้นผิวที่มีเคมีพิเศษของดาวพุธได้ดีเพียงใด

อีกคำอธิบาย: ซิลิกอนอาจไม่ได้อยู่ในรูป SiO₂ ทั้งหมด

ดาวพุธเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์หินที่มีสภาวะเคมีรีดิวซ์สูงที่สุดเท่าที่รู้จัก การตรวจวัดก่อนหน้านี้พบกำมะถันในระดับสูง ขณะที่มีเหล็กและออกซิเจนค่อนข้างต่ำ สอดคล้องกับการก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนจำกัด334244

ภายใต้สภาวะเช่นนี้ ซิลิกอนทั้งหมดของดาวพุธอาจไม่จำเป็นต้องจับตัวกับออกซิเจน ซิลิกอนบางส่วนอาจอยู่ในรูปที่ถูกรีดิวซ์ เช่น ซิลิกอนโลหะหรือซิลิกอนคาร์ไบด์ รูปแบบเหล่านี้อาจเปลี่ยนสัญญาณอินฟราเรดจนดูคล้ายกับพื้นผิวซิลิเกตที่มี SiO₂ ต่ำมาก40

ความเป็นไปได้นี้ทำให้ต้องตีความตัวเลข 37% อย่างระมัดระวัง งานวิจัยไม่ได้พิสูจน์ว่า วัสดุทุกชนิดที่มีซิลิกอนบนดาวพุธมีซิลิกอนไดออกไซด์เพียง 37% แต่เป็นการประเมินปริมาณ SiO₂ ในส่วนซิลิเกตของพื้นผิว ภายใต้สมมติฐานที่ใช้สร้างค่าปรับเทียบ

BepiColombo จะช่วยตรวจสอบคำตอบนี้

ภารกิจ BepiColombo ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) กำลังเข้าสู่ช่วงสำคัญที่จะช่วยคลี่คลายข้อสงสัยนี้ โมดูลส่งยานไปดาวพุธ หรือ Mercury Transfer Module มีกำหนดแยกออกในวันที่ 3 กันยายน 2026 ขณะที่ลำดับขั้นตอนนำยานเข้าสู่วงโคจรรอบดาวพุธมีกำหนดเริ่มวันที่ 21 พฤศจิกายน 2026 และการปฏิบัติการวิทยาศาสตร์เต็มรูปแบบวางแผนไว้ในเดือน เมษายน 2027172426

เครื่องมือ MERTIS บนยานได้รับการออกแบบให้ตรวจวัดดาวพุธในช่วงคลื่นอินฟราเรดความร้อน รวมถึงช่วงสเปกตรัมที่มี Christiansen Feature อยู่ด้วย30 ต่างจากการสังเกตก่อนหน้านี้ที่ให้ข้อมูลรวมของดาวทั้งดวง MERTIS ควรช่วยเชื่อมโยงสัญญาณอินฟราเรดกับพื้นที่และหน่วยธรณีวิทยาแต่ละบริเวณได้

ข้อมูลจากภารกิจนี้จะช่วยตอบคำถามสำคัญ เช่น

• ปริมาณ SiO₂ ที่อนุมานได้ต่ำนี้เป็นลักษณะทั่วไปของพื้นผิวดาวพุธหรือไม่
• ปริมาณดังกล่าวแตกต่างกันระหว่างที่ราบภูเขาไฟ พื้นที่ที่มีหลุมอุกกาบาต และหน่วยธรณีวิทยาอื่น ๆ หรือไม่
• รูปแบบความแตกต่างในแต่ละภูมิภาคสนับสนุนแนวคิดเรื่องการหลอมละลายของแมนเทิลที่ลึกผิดปกติหรือไม่
• เมื่อรวมกับข้อมูลธาตุและแร่วิทยาจากเครื่องมืออื่นของ BepiColombo แล้ว จะพบว่าซิลิกอนบางส่วนถูกเก็บอยู่ในรูปโลหะหรือซิลิกอนคาร์ไบด์หรือไม่

จนกว่าจะมีข้อมูลเหล่านั้น ข้อสรุปที่หนักแน่นที่สุดยังคงต้องใช้ถ้อยคำอย่างระมัดระวัง แต่มีนัยสำคัญไม่น้อย: พื้นผิวภูเขาไฟของดาวพุธอาจมีซิลิกาน้อยกว่าที่เคยเชื่อมาก ซึ่งอาจสะท้อนแมนเทิลที่ร้อนและหลอมละลายอย่างกว้างขวาง เคมีที่มีออกซิเจนต่ำอย่างสุดขั้ว หรืออาจเป็นผลจากทั้งสองปัจจัยร่วมกัน