พบแล้ว! หลักฐานชิ้นแรกของ “โลกดั้งเดิม” เผยโฉมหน้าดาวเคราะห์ของเราก่อนกำเนิดดวงจันทร์

นักวิทยาศาสตร์จาก MIT ได้ค้นพบสิ่งที่อาจเป็นหลักฐานโดยตรงชิ้นแรกของ “โลกดั้งเดิม” (Proto-Earth) ซึ่งเป็นโลกของเราในยุคก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์การชนครั้งใหญ่ที่ทำให้กำเนิดดวงจันทร์ การค้นพบนี้มาจากการวิเคราะห์ไอโซโทปของธาตุโพแทสเซียมในกลุ่มหินที่เก่าแก่ที่สุดในโลก ซึ่งเผยให้เห็นองค์ประกอบทางเคมีดั้งเดิมของโลกที่รอดพ้นจากการผสมผสานมานานกว่า 4,500 ล้านปี

ย้อนกลับไปเมื่อประมาณ 4,500 ล้านปีก่อน โลกของเราไม่ได้มีหน้าตาเหมือนทุกวันนี้ ในยุคแรกเริ่มโลกเคยเป็นมหาสมุทรแมกมา (Magma Ocean) ที่ร้อนระอุ จนกระทั่งเกิดเหตุการณ์สำคัญที่เปลี่ยนโฉมหน้าดาวเคราะห์ดวงนี้ไปตลอดกาล นั่นคือ การชนครั้งใหญ่ (Giant Impact)

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์แรกเริ่มขนาดเท่าดาวอังคารที่มีชื่อว่า "ธีอา" (Theia) พุ่งเข้าชนโลกอย่างรุนแรง การชนครั้งนี้ไม่เพียงแต่สาดเศษซากมหาศาลออกไปโคจรรอบโลกจนรวมตัวกันเป็นดวงจันทร์บริวารของเรา แต่ยังเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของโลกอย่างมหาศาล โลกที่อยู่ก่อนการชนครั้งนี้ คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “โลกดั้งเดิม” (Proto-Earth) ซึ่งเราแทบไม่เคยมีหลักฐานของมันเลยจนถึงวันนี้

แต่นักวิทยาศาสตร์จะหาหลักฐานของโลกดั้งเดิมที่สูญหายไปนี้ได้อย่างไร? คำตอบซ่อนอยู่ในไอโซโทป (#Isotopes) ซึ่งเปรียบเสมือนลายนิ้วมือทางเคมีของธาตุต่างๆ อะตอมของธาตุเดียวกันแต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ที่อยู่ในหินที่เก่าแก่ที่สุดในโลก เช่น ในกรีนแลนด์และแคนาดา

ทีมวิจัย นำโดย นิโคล นี (Nicole Nie) จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature Geoscience ได้มุ่งความสนใจไปที่ไอโซโทปของโพแทสเซียม (Potassium isotopes)

ทีมวิจัยเริ่มต้นจากการวิเคราะห์อุกกาบาต ซึ่งเปรียบเสมือนตัวแทนของวัสดุดั้งเดิมในระบบสุริยะ พวกเขาพบว่าอุกกาบาตมีสัดส่วนไอโซโทปโพแทสเซียมที่แตกต่างจากหินส่วนใหญ่บนโลกในปัจจุบัน ความแตกต่างนี้ชี้ให้เห็นว่าองค์ประกอบของโลกปัจจุบันเป็นผลมาจากการผสมผสานวัสดุหลังจากการชนครั้งใหญ่

จากนั้น ทีมวิจัยได้วิเคราะห์ตัวอย่างหินโบราณจากกรีนแลนด์ แคนาดา และตัวอย่างหินลาวาจากฮาวาย ซึ่งพาหินจากส่วนลึกของเนื้อโลก (Mantle)ขึ้นมา และพวกเขาก็พบสิ่งที่น่าทึ่ง

ตัวอย่างหินโบราณและหินจากเนื้อโลกส่วนลึกเหล่านี้ มีสัดส่วนไอโซโทปที่แตกต่างออกไป โดยพวกมันมีโพแทสเซียม-40 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่หายากมากบนโลก มีเพียง 0.0117% ในปริมาณที่น้อยกว่าหินบนโลกยุคปัจจุบันอย่างมีนัยสำคัญ

ทีมวิจัยตั้งสมมติฐานว่า หินเหล่านี้คือ ซากที่หลงเหลือของโลกดั้งเดิมที่รอดพ้นจากการถูกผสมปนเปไปกับวัสดุใหม่ที่เพิ่มเข้ามาจากการชนครั้งใหญ่ และจากการชนของอุกกาบาตอื่นๆ ตลอดหลายพันล้านปี

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ยังสนับสนุนข้อสรุปนี้ โดยแสดงให้เห็นว่าการชนซ้ำๆ จะเพิ่มปริมาณ โพแทสเซียม-40 ให้กับโลก ซึ่งตรงกับองค์ประกอบของโลกในปัจจุบัน ดังนั้น หินที่มี โพแทสเซียม-40 ต่ำเหล่านี้ จึงน่าจะเป็นของดั้งเดิมก่อนการชน

นิโคล นี ผู้นำการวิจัยกล่าวว่า "นี่อาจเป็นหลักฐานโดยตรงชิ้นแรกที่เราค้นพบวัสดุของโลกดั้งเดิม เรากำลังเห็นชิ้นส่วนของโลกยุคโบราณมาก แม้กระทั่งก่อนการชนครั้งใหญ่ ซึ่งน่าทึ่งมาก เพราะเราคาดว่าลายเซ็นยุคแรกเริ่มนี้จะถูกลบเลือนไปตามวิวัฒนาการของโลก"

การค้นพบนี้ยังทิ้งปริศนาสำคัญไว้ แม้ว่าตัวอย่างหินโบราณนี้จะแตกต่างจากโลกปัจจุบัน แต่ลายเซ็นทางเคมีของมันก็ยัง ไม่ตรงกับอุกกาบาตใดๆ ที่เคยค้นพบ

นั่นหมายความว่า ส่วนผสมดั้งเดิมหรืออิฐก้อนแรกที่แท้จริงที่ใช้สร้างโลกของเรานั้น ยังคงเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้จัก และคลังอุกกาบาตที่เรามีในปัจจุบันยังไม่สมบูรณ์ การค้นพบนี้จึงเป็นก้าวสำคัญที่กระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์ต้องค้นหาต่อไปว่า โลกของเราถือกำเนิดมาจากสิ่งใดกันแน่

ข้อมูลอ้างอิง: Universe Today

• Scientist Have Uncovered The First Evidence of the 4.5-Billion-Year-Old “Proto Earth”