ในแต่ละปี นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันสมิธโซเนียนรวบรวมอุกกาบาตหลายร้อยตัวจากทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของโลกและระบบสุริยะของเรา
ในช่วงกลางเดือนมกราคมปี 1909 ชายกลุ่มหนึ่งขนเสบียงน้ำหนักหลายร้อยปอนด์ผ่านลมพายุแอนตาร์กติก กัดเซาะรอยแยกที่เย็นยะเยือกและอันตรายเป็นระยะทางกว่าพันไมล์ สภาพอากาศรุนแรงเกินไปสำหรับยานพาหนะ ดังนั้นพวกเขาจึงเดินทางด้วยการเดินเท้า โดยตั้งใจที่จะค้นหาตำแหน่งขั้วโลกใต้ที่เป็นแม่เหล็กของโลก กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ รวมทั้งดักลาส มอว์สัน และเอดจ์เวิร์ธ เดวิด เป็นหนึ่งในหลาย ๆ คนที่ตามล่าหาขั้วโลกใต้ที่เข้าใจยากตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา
กว่าศตวรรษต่อมา การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในทวีปแอนตาร์กติกายังคงเป็นความท้าทายที่น่าเกรงขาม แต่ถึงแม้จะมีลักษณะที่โหดร้ายและมีลักษณะเป็นหมัน แต่ภูมิประเทศนี้กลับมีความลับเกี่ยวกับต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ที่พลุกพล่านของเราผ่านอุกกาบาต ในแต่ละปี นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันสมิธโซเนียนรวบรวมอุกกาบาตหลายร้อยตัวจากทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของโลกและระบบสุริยะของเรา
โครงการอุกกาบาตแอนตาร์กติกเริ่มต้นขึ้นหลังจากนักธรณีวิทยาชาวญี่ปุ่นที่ทำงานในแอนตาร์กติกาพบอุกกาบาตเจ็ดตัวในทวีปนี้ในปี 2512 และตระหนักว่าพวกมันทั้งหมดมาจากอุกกาบาตที่แตกต่างกัน เจ็ดปีต่อมา นักวิจัยจากญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกาได้จัดภารกิจร่วมกันเพื่อค้นหาเพิ่มเติม ในไม่ช้าการค้นหาก็กลายเป็นงานประจำปี และหลังจากผ่านไปกว่า 40 ปี นักวิทยาศาสตร์ได้สะสมอุกกาบาตมากกว่า 23,000 อุกกาบาตจากทวีปนี้ พวกมันคิดเป็น 90-95% ของตัวอย่างแต่ละชิ้นใน คอลเล็กชั่น อุกกาบาตแห่งชาติซึ่งเก็บและดูแลโดยพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของสมิธโซเนียน
ทำไมต้องแอนตาร์กติกา?
ในฐานะที่เป็นสถานที่ที่หนาวและแห้งแล้งที่สุดในโลก แอนตาร์กติกาสร้างช่องแช่แข็งตามธรรมชาติที่ช่วยรักษาอุกกาบาตไว้อย่างดี เมื่ออุกกาบาตกลายเป็นน้ำแข็ง การเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งจะพามันจากขั้วโลกไปยังชายฝั่ง
“น้ำแข็งในแอนตาร์กติกาเปรียบเสมือนสายพานลำเลียงตามธรรมชาติ” ทิม แมคคอย ภัณฑารักษ์อุกกาบาตที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของสมิธโซเนียนกล่าว “และเมื่อมันกระทบเทือกเขาทรานส์-แอนตาร์กติก มันพยายามที่จะข้ามพวกเขา ลมแรงพัดน้ำแข็งออกไป ทิ้งก้อนหินไว้ข้างหลัง”
ทุกเดือนพฤศจิกายน นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งจะมุ่งหน้าไปยังที่ราบสูงทางใต้ของเทือกเขาทรานส์-แอนตาร์กติก และใช้เวลาประมาณหกสัปดาห์ในการเก็บอุกกาบาต นักวิจัยไม่ได้เผชิญกับการต่อสู้แบบเดียวกันกับนักสำรวจแอนตาร์กติกกลุ่มแรก แต่เวลาของพวกเขาไม่มีอุปสรรค หนึ่งในสี่ถึงหนึ่งในสามของวันไม่เหมาะสำหรับการทำงานเนื่องจากลมความเร็วสูงหรือแสงที่มืดครึ้มที่ปกคลุมพื้นดินด้วยชุดสีขาวเรียบ
ทีมยังเผชิญกับความท้าทายทางจิตวิทยา บางครั้งแอนตาร์กติการู้สึกโดดเดี่ยวมากกว่าอวกาศ สิ่งนี้กระตุ้นให้นักบินอวกาศบางคนเข้าร่วมกลุ่มเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของการฝึกจิตสำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ
Cari Corriganนักธรณีวิทยาวิจัยของสถาบันสมิธโซเนียน ซึ่งเก็บอุกกาบาตในทวีปแอนตาร์กติกามาแล้ว 2 ครั้งกล่าวว่า นักบินอวกาศทุกคนที่ร่วมงานกับเราต่างบอกว่ามันเหมือนกับอยู่บนสถานีอวกาศ “ยกเว้นในสถานีอวกาศ พวกมันมีการติดต่อกับหน่วยควบคุมภารกิจอย่างต่อเนื่อง เรามีการเรียกในหนึ่งวันเพื่อให้ฐานทราบว่าเราโอเค”
ในช่วงหลายสัปดาห์ นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมอุกกาบาตหลายร้อยตัวที่มีขนาดตั้งแต่ M&M ไปจนถึงลูกฟุตบอล ส่วนใหญ่มีขนาดเท่ากำปั้น สิ่งแรกที่นักวิทยาศาสตร์มองหาเพื่อตรวจสอบว่าพวกมันมีอุกกาบาตมากกว่าหินโลกหรือไม่ คือชั้นเคลือบสีเข้มบางๆ ที่เรียกว่าเปลือกฟิวชั่น
Corrigan กล่าวว่า “เมื่อหินผ่านชั้นบรรยากาศ ภายนอกจะร้อนขึ้นและเริ่มละลายเนื่องจากการเสียดสี “ถ้ามันไม่ไหม้จนหมด – ซึ่งส่วนใหญ่ทำ – คุณจะจบลงด้วยเปลือกฟิวชั่น”
พวกเขาทำอะไรกับพวกเขา?
นักวิทยาศาสตร์เก็บอุกกาบาตแช่แข็งหลังจากรวบรวมและส่งจากสนามไปยัง NASA Johnson Space Center ในฮูสตันรัฐเท็กซัส นักวิจัยที่ศูนย์อวกาศละลายพวกเขาและแยกชิ้นส่วนเล็กๆ เพื่อส่งให้สถาบันสมิธโซเนียนเพื่อทำการวิเคราะห์ทางเคมี
“ในที่สุด พวกเขาทั้งหมดก็มาหาเรา” คอร์ริแกนกล่าว “เราเป็นผู้พิทักษ์อุกกาบาตระยะยาว” หลังจากที่นักวิจัยจำแนกอุกกาบาต อุกกาบาตก็จะไปเก็บที่อาคารนอกพิพิธภัณฑ์ เพื่อป้องกันการเกิดสนิม ผุกร่อน หรือการชะล้างของแร่ธาตุ หินจะอยู่ในกรณีที่เต็มไปด้วยก๊าซไนโตรเจนที่ใช้ร่วมกันโดยBiorepository
Corrigan กล่าวว่า “พวกเขาใช้ไนโตรเจนเหลวเพื่อทำให้สิ่งของของพวกเขาถูกแช่แข็ง และเราใช้ไนโตรเจนแห้งเพื่อป้องกันไม่ให้อุกกาบาตของเราโดนน้ำและทุกสิ่งทุกอย่างในชั้นบรรยากาศ”
อุกกาบาตแอนตาร์กติกไม่ได้อยู่รอบๆ อินทรียวัตถุ เช่น อุกกาบาตที่ลงจอดในที่อื่น ดังนั้นพวกมันจึงให้ภาพรวมที่ไม่ปนเปื้อนของการก่อตัวของระบบสุริยะของเรา
“โลกของเรามีสภาพดินฟ้าอากาศ มันมีภูเขาไฟและการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกที่ทำลายหิน” แมคคอยกล่าว “ครึ่งพันล้านปีแรกของประวัติศาสตร์โลกของเราได้หายไปแล้ว”
อุกกาบาตส่วนใหญ่จากแถบดาวเคราะห์น้อยมีอายุถึง 4.6 พันล้านปีก่อน “ดังนั้น หากเราต้องการทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ระบบสุริยะของเราในช่วงครึ่งพันล้านปีแรก อุกกาบาตเป็นสถานที่ที่ต้องไป” เขากล่าว
อุกกาบาตบอกอะไรเราได้บ้าง
นักธรณีวิทยาประมาณการว่ากว่า 99% ของอุกกาบาตในกลุ่มแอนตาร์กติกมาจากแถบดาวเคราะห์น้อย ในขณะที่อุกกาบาตจากดวงจันทร์และดาวอังคารมีสัดส่วนน้อยกว่า 1% ของคอลเลกชัน หินส่วนใหญ่เป็น chondrites ซึ่งเป็นกลุ่มอุกกาบาตที่ไม่ใช่โลหะซึ่งประกอบด้วยเม็ดเล็ก ๆ ที่เรียกว่า chondrules chondrules เหล่านี้บางส่วนมีเศษแร่ที่เกิดขึ้นก่อนระบบสุริยะ
Corrigan กล่าวว่า “พวกมันเรียกว่า presolar grain และเราคิดว่าพวกมันมาจากดาวฤกษ์ที่ระเบิดใกล้ ๆ เมื่อเนบิวลาสุริยะของเราเพิ่งก่อตัว” กลุ่มย่อยของ chondrites ที่เรียกว่า carbonaceous chondrite มีน้ำที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอาจสร้างมหาสมุทรของโลก
“เราคิดว่าพวกมันมาจากสิ่งที่เรียกว่าดาวเคราะห์น้อยประเภท C” McCoy กล่าว “และเราเพิ่งไปเยี่ยมชมหนึ่งในนั้นที่มีภารกิจ NASA OSIRIS REx ที่เมือง Benu ” นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบและดำเนินภารกิจระยะเวลาหลายปีในส่วนนี้เพื่อค้นหาชนิดของแร่ธาตุที่มีน้ำซึ่งผลิตมหาสมุทรและนำไปสู่สิ่งมีชีวิตบนโลก
อุกกาบาตอื่นๆ ในกลุ่มนี้คือแกนเหล็กที่นักวิจัยใช้เพื่อศึกษาว่าดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไร
“เป็นคำถามที่น่าสนใจมากที่เรามีภารกิจที่จะเปิดตัวในปี 2022 ที่เรียกว่า Psyche” McCoy กล่าว “เรากำลังจะไปเยี่ยมชมสิ่งที่เราคิดว่าอาจเป็นแกนเหล็กของดาวเคราะห์น้อยโบราณที่ลอยอยู่ในอวกาศ”
อุกกาบาตในคอลเลกชันแอนตาร์กติกเป็นแรงบันดาลใจและชี้นำภารกิจอวกาศใหม่เหล่านี้ ตลอดจนช่วยนักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์วัสดุที่กลับมา ด้วยการรวบรวมและศึกษาอุกกาบาตใหม่แต่ละครั้ง นักวิทยาศาสตร์จะตอบและถามคำถามใหม่ๆ เกี่ยวกับระยะเริ่มต้นของระบบสุริยะของเรา
McCoy กล่าวว่า “ความจริงที่ว่าเรากำลังจะกลับไปที่ดวงจันทร์และเรามียานสำรวจเหล่านี้บนดาวอังคาร คุณสามารถตามรอยย้อนกลับไปที่อุกกาบาตเหล่านี้ที่เราพบในทวีปแอนตาร์กติกาได้มากมาย” “โครงการที่ค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัวนี้ขับเคลื่อนหลายเหตุผลให้เราสำรวจสิ่งที่เราอยู่ในระบบสุริยะ”
