บทความดาราศาสตร์

หากคุณคือผู้โชคดีที่เก็บชิ้นส่วนอุกกาบาต (Meteorite) ที่มาจากนอกโลกได้ คำถามคือคุณจะมั่นใจได้อย่างไรว่าชิ้นส่วนดังกล่าวเป็นอุกกาบาตจริง ๆ เนื้อหาต่อไปนี้ขอเสนอวิธีการตรวจสอบความเป็นอุกกาบาตของวัตถุต้องสงสัย  ซึ่งหากลองทดสอบแล้วผลออกมาสอดคล้องตามวิธีด้านล่างนี้ แสดงว่าคุณคือผู้โชคดีคนหนึ่งที่เป็นเจ้าของวัตถุจากอวกาศอายุนับพันล้านปี

ส่วนที่ 1 การพิจารณาจากรูปพรรณสัณฐานของวัตถุต้องสงสัย

1. สังเกตรูปร่างของวัตถุ โดยรูปทรงของอุกกาบาตส่วนใหญ่จะมีลักษณะไม่สมมาตร เนื่องจากขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศจะเกิดความร้อนสูง ส่งผลให้รูปร่างของอุกกาบาตเปลี่ยนไป จากรูปทรงกลมหรือเกือบกลม กลายเป็นรูปทรงไม่สมมาตร ดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1  เปรียบเทียบรูปร่างของชิ้นส่วนอุกกาบาตที่ค้นพบบนพื้นโลก

2. สังเกตจากสีผิวชั้นนอกของวัตถุ ผิวของอุกกาบาตที่เพิ่งตกลงบนพื้นโลกจะเป็นสีดำสนิท แต่หากเป็นอุกกาบาตที่ตกอยู่บนพื้นโลกเป็นเวลานานแล้ว จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล ซึ่งเป็นสีที่เกิดขึ้นจากสนิม ดังภาพที่ 2

ภาพที่ 2  แสดงสีของอุกกาบาตที่ค้นพบบนพื้นโลก

3. สังเกตจากลักษณะของผิวชั้นนอก ลักษณะผิวของอุกกาบาต โดยเฉพาะอุกกาบาตหินจะมีเอกลักษณ์ที่แตกต่างจากหินทั่วไปคือมี “เปลือกหลอม” (fusion crust) เป็นเปลือกบาง ๆ สีดำประกาย เกิดจากการเผาไหม้ขณะอยู่ในชั้นบรรยากาศ และมักจะมีสีเข้มกว่าหินทั่วไป ส่วนอุกกาบาตเหล็กจะมีสีดำคล้ำและมีร่องรอยปรากฏเป็นร่องหลุมโค้งเว้า (regmaglypt) คล้าย ๆ กับรอยนิ้วโป้งที่เรากดลงบนก้อนดินน้ำมัน ดังภาพที่ 3

ภาพที่ 3 แสดงลักษณะพื้นผิวชั้นนอกของอุกกาบาตหิน (รูปบน) และอุกกาบาตเหล็ก (รูปล่าง)

4. ก้อนวัตถุต้องสงสัยต้องไม่มีรูพรุน หรือฟองอากาศอยู่ด้านในเด็ดขาด เนื่องจากอุกกาบาตทุกประเภทก่อตัวขึ้นในอวกาศ ซึ่งในสภาพแวดล้อมนั้นเป็นไปไม่ได้เลยที่อุกกาบาตจะก่อตัวแล้วมีรูพรุน หากพบก้อนวัตถุที่มีลักษณะรูพรุนอาจจะเป็นตะกรันโลหะจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม หรืออาจจะเป็นหินบางประเภทที่พบบนพื้นโลก เช่น หินสคอเรีย (Scoria) เป็นหินภูเขาไฟ มีน้ำหนักเบาสามารถลอยน้ำได้ ดังภาพที่ 4

ภาพที่ 4 หินสคอเรียซึ่งเป็นหินภูเขาไฟ มีลักษณะแตกต่างจากหินหรือกรวดบนโลก แต่ไม่ใช่อุกกาบาต

ส่วนที่ 2 การทดสอบด้วยอุปกรณ์และเครื่องมือวิทยาศาสตร์อย่างง่าย

1. ตรวจสอบด้วยแม่เหล็ก โดยทั่วไปอุกกาบาตเกือบทุกประเภทจะดูดติดกับแม่เหล็กได้ หากวัตถุนั้นไม่ดูดติดกับแม่เหล็กก็ค่อนข้างมั่นใจได้ว่าไม่ใช่อุกกาบาต แต่ถึงแม้วัตถุสามารถดูดติดแม่เหล็กได้ก็ไม่ได้หมายความว่ามันคืออุกกาบาต 100 เปอร์เซ็นต์ แต่ก็สามารถสันนิษฐานเบื้องต้นได้ว่าอาจจะเป็นอุกกาบาต

ภาพที่ 5  ตัวอย่างอุกกาบาตที่ทำการทดสอบด้วยแม่เหล็ก

2. ตรวจสอบสีผงโดยนำตัวอย่างไปขูดกับแผ่นกระเบื้องที่ไม่ผ่านการเคลือบ หรือแก้วกาแฟฃเซรามิก หากเป็นอุกกาบาตจริงจะเกิดเพียงรอยขูดสีเทาจาง ๆ เท่านั้น หากเกิดสีผงที่ติดกระเบื้องเป็นน้ำตาลแดงเข้ม สีสนิม หรือสีผงเป็นสีเทาเข้ม ตัวอย่างนั้นอาจจะไม่ใช่อุกกาบาต แต่อาจเป็นฮีมาไทต์ (Hematite) หรือแมกนีไทต์ (Magnetite)

ภาพที่ 6 แสดงผลการตรวจสอบสีผง ซึ่งลักษณะสีผงที่เกิดขึ้นบ่งบอกว่าวัตถุเหล่านี้ไม่ใช่อุกกาบาต

3. ฝนด้วยตะไบฝนเหล็ก หากสังเกตเห็นโลหะประกายแวววาวกระจายภายในก้อนวัตถุ แสดงว่าวัตถุก้อนนั้นอาจจะเป็นอุกกาบาต ส่วนตัวผู้เขียนจะเลือกทดสอบวิธีนี้เป็นวิธีหลัง ๆ แม้การฝนด้วยตะไบจะช่วยให้เห็นโครงสร้างภายในของวัตถุ แต่จะส่งผลให้ชิ้นส่วนเกิดความเสียหายได้ หากมีความจำเป็นต้องฝนด้วยตะไบจริง ๆ ควรเลือกฝนบริเวณมุมของก้อนวัตถุตัวอย่าง

4. ทดสอบคุณสมบัติความเป็นนิกเกิลของก้อนวัตถุ อุปกรณ์ที่ใช้ทำการทดสอบ ได้แก่ น้ำส้มสายชู แอมโมเนีย ไดเมทิลไกลออกซีม (Dimethylglyoxime) และสำลีก้าน เริ่มจากนำสำลีก้านจุ่มลงในน้ำส้มสายชูและเกลี่ยให้ทั่วพื้นผิวของก้อนวัตถุ จากนั้นนำสำลีก้านชิ้นเดิมจุ่มลงในไดเมทิลไกลออกซีมและแอมโมเนียตามลำดับ หากสำลีก้าน เปลี่ยนเป็นสีชมพูแสดงว่าวัตถุดังกล่าวมีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบสูง ซึ่งเป็นคุณสมบัติหนึ่งของอุกกาบาตทุกประเภทที่ค้นพบ

ภาพที่ 8 แผนภาพแสดงการทดสอบชิ้นส่วนตัวอย่าง หากมีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ สำลีก้าน จะเปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีชมพู

การตรวจสอบอีกวิธีหนึ่ง คือ ให้ผู้ตรวจสอบเตรียมบีกเกอร์ขนาดที่เหมาะสม (เลือกบีกเกอร์ที่สามารถใส่ก้อนวัตถุตัวอย่างลงไปได้) ใส่ชิ้นส่วนอุกกาบาตลงไปจากนั้นเติมน้ำส้มสายชูให้ท่วมก้อนชิ้นส่วน วางทิ้งไว้ประมาณ 5 - 10 นาที จากนั้นเติมแอมโมเนียลงไปในสัดส่วนที่เท่ากับน้ำส้มสายชู และสุดท้ายหยดสารละลายไดเมทิลไกลออกซีมประมาณ 2 - 3 หยด หากสารละลายทั้งหมดในบีกเกอร์เปลี่ยนเป็นสีแดงออกชมพู แสดงว่าชิ้นส่วนตัวอย่างมีปริมาณนิกเกิลเป็นองค์ประกอบสูง มีความเป็นไปได้สูงมากว่าวัตถุก้อนดังกล่าวคืออุกกาบาต ดังภาพ

ภาพที่ 9 แผนภาพจำลองการทดสอบชิ้นส่วนอุกกาบาตที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบสูง ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญของอุกกาบาตทุกประเภท

5. การหาความหนาแน่นของก้อนวัตถุต้องสงสัย โดยทั่วไปอุกกาบาตเหล็กจะมีควาหนาแน่นมากกว่าดิน หิน และก้อนแร่เหล็กบนโลก หากเทียบในขนาดที่เท่ากันอุกกาบาตจะมีน้ำหนักมากกว่า ซึ่งกระบวนการหาความหนาแน่นสามารถทำเองได้ที่บ้าน โดยเตรียมบีกเกอร์ น้ำกลั่น ตาชั่งดิจิตอล และชิ้นส่วนตัวอย่างที่ต้องการทดสอบให้เรียบร้อยและทำการทดลองตามขั้นตอนดังภาพ

ภาพที่ 10 แสดงขั้นตอนการหาความหนาแน่นของชิ้นส่วนตัวอย่าง เริ่มจากการชั่งน้ำหนักของชิ้นส่วนตัวอย่างและบันทึกค่าน้ำหนักของชิ้นส่วนตัวอย่าง (ค่า A) นำบีกเกอร์ที่เติมน้ำไว้วางบนเครื่องชั่ง และรีเซตค่าน้ำหนักให้เท่ากับ 0 สุดท้ายหย่อนชิ้นส่วนอุกกาบาตลงในบีกเกอร์จนท่วมทั้งชิ้นโดยห้ามให้ชิ้นส่วนสัมผัสกับบีกเกอร์ บันทึกค่าน้ำหนักที่ได้ (ค่า B) และนำค่าเหล่านี้ไปแทนในสมการหาความหนาแน่น ดังตัวอย่างในภาพที่ 10 เพียงเท่านี้ก็จะทราบค่าความหนาแน่นของวัตถุต้องสงสัยได้ และนำไปเทียบกับฐานข้อมูลของหินบนโลก

จากข้อมูลข้างต้น เป็นเพียงกระบวนการทดสอบอุกกาบาตที่สามารถทำได้เองเบื้องต้น แต่หากต้องการศึกษาในเชิงลึก จะต้องนำไปศึกษาอย่างละเอียดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ซึ่งจะสามารถระบุองค์ประกอบและสัดส่วนของธาตุต่าง ๆ ในก้อนอุกกาบาตนั้นได้

หมายเหตุ: กรณีที่ชิ้นส่วนตัวอย่างเป็นหิน ซึ่งอาจเป็นอุกกาบาตหิน อุกกาบาตพวกที่ประกอบด้วยหินแก้วซิลิเกตเป็นส่วนใหญ่ มีความหนาแน่นต่ำและมีมากที่สุด แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ ชนิดคอนไดรท์ (Chondrite) และ ชนิดอะคอนไดรท์ (Achondrite)  ดังภาพที่ 11

ภาพที่ 11

(ซ้าย) อุกกาบาตหินชนิดชนิดคอนไดร์ท (Chondrite) มีคอนดรูลกระจายอยู่ทั่วทั้งก้อนของอุกกาบาต

(ขวา) อุกกาบาตหินชนิดอะคอนไดรท์ (Achondrite) จะไม่มีคอนดรูลอยู่ภายในเนื้อของก้อนอุกกาบาต 

         สิ่งที่บ่งชี้ว่าอุกกาบาตหินจะเป็นชนิดคอนไดรท์ (Chondrite) หรืออะคอนไดรท์ (Achondrite) คือ “คอนดรูล” (Chondrule) ซึ่งเป็นเม็ดอนุภาคทรงกลมขนาดไม่กี่มิลลิเมตร  กระจายอยู่ทั่วทั้งก้อนของอุกกาบาต โดยคอนดรูลเหล่านี้อุดมไปด้วยแร่ซิลิเกต โอลิวีน (Olivine) และไพรอกซีน (Pyroxene) ส่วนอุกกาบาตหินแบบอะคอนไดรท์ เป็นอุกกาบาตที่ไม่มีคอนดรูล มีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับหินบะซอลต์หรือหินอัคนีบนโลก ซึ่งเป็นอุกกาบาตที่มีต้นกำเนิดมาจากวัตถุขนาดใหญ่ เช่น ดาวเคราะห์น้อย หรือเศษชิ้นส่วนที่กระเด็นมาจากดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ดวงอื่น  นักดาราศาสตร์ค้นพบอุกกาบาตหินชนิดนี้น้อยมากเมื่อเทียบกับจำนวนอุกกาบาตหินชนิดคอนไดรท์

เรียบเรียง : ธีรยุทธ์ ลอยลิบ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ชำนาญการ สดร.

อ้างอิง

[1] http://meteorite777.weebly.com/how-to-identify-meteorites-rocks.html

[2] https://link.springer.com/content/pdf/bbm%3A978-1-84800-157-2%2F1.pdf

[3] http://meteorite-identification.com/streak.html

[4] https://geology.com/minerals/streak-test.shtml

[5] https://www.meteorite-recon.com/home/meteorite-documentaries/meteorite-fusion-crust