ทำความเข้าใจดาวพุธ: ดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดในระบบสุริยะของเรา
รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับดาวพุธ
ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในระบบสุริยะของเรา แม้จะอยู่ใกล้ แต่ก็ไม่ใช่ดาวเคราะห์ที่ร้อนที่สุด แต่เป็นตำแหน่งที่ดาวศุกร์ดำรงอยู่เนื่องจากมีชั้นบรรยากาศหนาทึบ ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์บนพื้นโลก ซึ่งหมายความว่าประกอบด้วยหินและโลหะเป็นหลัก ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ไม่มีดวงจันทร์หรือวงแหวน และมีชั้นบรรยากาศบางมาก ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกซิเจน โซเดียม ไฮโดรเจน ฮีเลียม และโพแทสเซียม ลักษณะวงโคจรและการหมุน
ดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์ให้เสร็จสิ้นภายในเวลาเพียง 88 วันของโลก ทำให้เป็นดาวเคราะห์ที่เร็วที่สุดในระบบสุริยะ ที่น่าสนใจคือ ดาวพุธมีคาบการหมุนรอบแกนของมันช้ามาก โดยใช้เวลาประมาณ 59 วันโลกในการหมุนรอบตัวเองหนึ่งครั้ง การหมุนที่ช้าและวงโคจรที่รวดเร็วนี้นำไปสู่ปรากฏการณ์พิเศษที่หนึ่งวันบนดาวพุธ (พระอาทิตย์ขึ้นถึงพระอาทิตย์ขึ้น) ยาวนานประมาณ 176 วันโลก วงโคจรของดาวพุธมีลักษณะเป็นวงรีสูงเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ซึ่งหมายความว่ามันมีความแปรปรวนของระยะห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่ามากที่จุดต่างๆ ในวงโคจรของมัน เมื่อเข้าใกล้ที่สุด (ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด) ดาวพุธจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 46 ล้านกิโลเมตร (29 ล้านไมล์) และที่ไกลที่สุด (เอเฟเลียน) จะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 70 ล้านกิโลเมตร (43 ล้านไมล์) ลักษณะพื้นผิวและประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา
พื้นผิวของดาวพุธมีหลุมอุกกาบาตหนาทึบ คล้ายกับดวงจันทร์ ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีการใช้งานทางธรณีวิทยามาเป็นเวลาหลายพันล้านปีแล้ว ลักษณะเด่นที่สุดบนพื้นผิวดาวพุธคือแอ่งแคลอรี่ ซึ่งเป็นปล่องภูเขาไฟขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1,550 กิโลเมตร (960 ไมล์) ผลกระทบที่สร้าง Caloris Basin นั้นทรงพลังมากจนทำให้เกิดลาวาปะทุและทำให้เกิดลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่เป็นเนินเขาอันเป็นเอกลักษณ์บนฝั่งตรงข้ามของโลก แม้จะมีประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาที่เก่าแก่ แต่ดาวพุธก็มีหลักฐานเกี่ยวกับการระเบิดของภูเขาไฟในอดีต ที่ราบเรียบบนพื้นผิวดาวเคราะห์บ่งบอกว่าลาวาไหลปกคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ที่ราบเหล่านี้บางแห่งมีอายุประมาณ 1 พันล้านปี ซึ่งค่อนข้างใหม่ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา บรรยากาศบางๆ ของดาวพุธ
ชั้นบรรยากาศของดาวพุธเบาบางมากจนนักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่าชั้นนอกโซสเฟียร์ เอกโซสเฟียร์ประกอบด้วยอะตอมส่วนใหญ่ที่ถูกระเบิดออกจากพื้นผิวดาวเคราะห์โดยลมสุริยะและการชนของอุกกาบาตขนาดเล็ก เนื่องจากมันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์และมีแรงโน้มถ่วงที่อ่อน ดาวพุธจึงไม่สามารถรักษาชั้นบรรยากาศที่หนาทึบไว้ได้ บรรยากาศเบาบางหมายความว่าอุณหภูมิบนดาวพุธอาจแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่สูงถึง 430°C (800°F) ในตอนกลางวันไปจนถึงอุณหภูมิต่ำสุดที่ -180°C (-290°F) ในเวลากลางคืน สนามแม่เหล็กและองค์ประกอบแกนกลาง
แม้จะมีขนาดที่เล็กและการหมุนรอบช้า แต่ดาวพุธก็มีสนามแม่เหล็กที่มีนัยสำคัญ แม้ว่าจะอ่อนแอก็ตาม การวัดจากภารกิจยานอวกาศถึงดาวพุธบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์มีแกนกลางชั้นนอกที่เป็นของเหลวขนาดใหญ่ล้อมรอบแกนกลางชั้นในที่เป็นของแข็ง ผลกระทบของไดนาโมภายในแกนกลางของเหลวนี้มีแนวโน้มที่จะสร้างสนามแม่เหล็กของดาวพุธ การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กบนดาวพุธถือเป็นการค้นพบที่น่าประหลาดใจ เนื่องจากก่อนหน้านี้เคยคิดว่าดาวเคราะห์ดวงนี้เล็กเกินไปและเย็นลงเร็วเกินกว่าที่แกนกลางของมันจะสร้างมันขึ้นมาได้ การสำรวจดาวพุธ
ดาวพุธได้รับการสำรวจโดยยานอวกาศเพียงไม่กี่ลำเนื่องจากมีสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยใกล้ดวงอาทิตย์ ภารกิจแรกไปยังดาวพุธคือ มาริเนอร์ 10 ในปี 1970 ซึ่งบินผ่านดาวเคราะห์ดวงนี้สามครั้ง ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 45% ของพื้นผิวดาวพุธ เมื่อเร็วๆ นี้ ยานอวกาศ MESSENGER ของ NASA โคจรรอบดาวพุธระหว่างปี 2554 ถึง 2558 โดยให้แผนที่โดยละเอียดของดาวเคราะห์ทั้งดวง รวมถึงข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา สนามแม่เหล็ก และนอกโลก องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และสำนักงานการสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ได้เปิดตัว BepiColombo ซึ่งเป็นภารกิจร่วมไปยังดาวพุธในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2561 BepiColombo มีเป้าหมายที่จะศึกษาสนามแม่เหล็ก ธรณีวิทยา และองค์ประกอบของพื้นผิวของดาวเคราะห์ให้ใกล้ชิดยิ่งขึ้น โดยคาดว่าจะมาถึง ในปี 2568 ทำไมต้องศึกษาดาวพุธ?
การศึกษาดาวพุธให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับการกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสภาพของระบบสุริยะในยุคแรกๆ และวิธีที่ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินก่อตัวและวิวัฒนาการเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ การสำรวจสนามแม่เหล็กและนอกโซสเฟียร์ของดาวพุธยังช่วยให้เราเข้าใจบรรยากาศของดาวเคราะห์และสนามแม่เหล็กโดยทั่วไป ซึ่งมีผลกระทบต่อการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในระบบสุริยะอื่นๆ
