กระบวนการทดสอบความเป็นอุกกาบาตของวัตถุต้องสงสัย

หากคุณคือผู้โชคดีที่เก็บชิ้นส่วนอุกกาบาต (Meteorite) ที่มาจากนอกโลกได้ คำถามคือคุณจะมั่นใจได้อย่างไรว่าชิ้นส่วนดังกล่าวเป็นอุกกาบาตจริง ๆ เนื้อหาต่อไปนี้ขอเสนอวิธีการตรวจสอบความเป็นอุกกาบาตของวัตถุต้องสงสัย  ซึ่งหากลองทดสอบแล้วผลออกมาสอดคล้องตามวิธีด้านล่างนี้ แสดงว่าคุณคือผู้โชคดีคนหนึ่งที่เป็นเจ้าของวัตถุจากอวกาศอายุนับพันล้านปี

ส่วนที่ 1 การพิจารณาจากรูปพรรณสัณฐานของวัตถุต้องสงสัย

  1. สังเกตรูปร่างของวัตถุ โดยรูปทรงของอุกกาบาตส่วนใหญ่จะมีลักษณะไม่สมมาตร เนื่องจากขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศจะเกิดความร้อนสูง ส่งผลให้รูปร่างของอุกกาบาตเปลี่ยนไป จากรูปทรงกลมหรือเกือบกลม กลายเป็นรูปทรงไม่สมมาตร ดังภาพที่ 1

 

as20200714 1 01

ภาพที่ 1  เปรียบเทียบรูปร่างของชิ้นส่วนอุกกาบาตที่ค้นพบบนพื้นโลก

 

  1. สังเกตจากสีผิวชั้นนอกของวัตถุ ผิวของอุกกาบาตที่เพิ่งตกลงบนพื้นโลกจะเป็นสีดำสนิท แต่หากเป็นอุกกาบาตที่ตกอยู่บนพื้นโลกเป็นเวลานานแล้ว จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล ซึ่งเป็นสีที่เกิดขึ้นจากสนิม ดังภาพที่ 2

 

as20200714 1 02

ภาพที่ 2  แสดงสีของอุกกาบาตที่ค้นพบบนพื้นโลก

 

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

 

as20200714 1 03

as20200714 1 04

ภาพที่ 3 แสดงลักษณะพื้นผิวชั้นนอกของอุกกาบาตหิน (รูปบน) และอุกกาบาตเหล็ก (รูปล่าง)

 

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

 

as20200714 1 05

ภาพที่ 4 หินสคอเรียซึ่งเป็นหินภูเขาไฟ มีลักษณะแตกต่างจากหินหรือกรวดบนโลก แต่ไม่ใช่อุกกาบาต

 

ส่วนที่ 2 การทดสอบด้วยอุปกรณ์และเครื่องมือวิทยาศาสตร์อย่างง่าย

  1. ตรวจสอบด้วยแม่เหล็ก โดยทั่วไปอุกกาบาตเกือบทุกประเภทจะดูดติดกับแม่เหล็กได้ หากวัตถุนั้นไม่ดูดติดกับแม่เหล็กก็ค่อนข้างมั่นใจได้ว่าไม่ใช่อุกกาบาต แต่ถึงแม้วัตถุสามารถดูดติดแม่เหล็กได้ก็ไม่ได้หมายความว่ามันคืออุกกาบาต 100 เปอร์เซ็นต์ แต่ก็สามารถสันนิษฐานเบื้องต้นได้ว่าอาจจะเป็นอุกกาบาต

 

as20200714 1 06

ภาพที่ 5  ตัวอย่างอุกกาบาตที่ทำการทดสอบด้วยแม่เหล็ก

 

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

 

as20200714 1 07

ภาพที่ 6 แสดงผลการตรวจสอบสีผง ซึ่งลักษณะสีผงที่เกิดขึ้นบ่งบอกว่าวัตถุเหล่านี้ไม่ใช่อุกกาบาต

 

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

 

as20200714 1 08

 

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

 

as20200714 1 09

ภาพที่ 8 แผนภาพแสดงการทดสอบชิ้นส่วนตัวอย่าง หากมีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ สำลีก้าน จะเปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีชมพู

 

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

 

as20200714 1 10

ภาพที่ 9 แผนภาพจำลองการทดสอบชิ้นส่วนอุกกาบาตที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบสูง ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญของอุกกาบาตทุกประเภท

 

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

 

as20200714 1 11

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

 

as20200714 1 12 as20200714 1 13

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