นักวิจัยต้องการส่งยานอวกาศใกล้ดาวพฤหัสบดีไปรวมกับก้อนหินและน้ำแข็งในขณะที่พุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์
ในส่วนที่ห่างไกลของระบบสุริยะ ระหว่างวงโคจรของดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูน มีก้อนหินและน้ำแข็งขนาดเท่าเมืองซึ่งรู้จักกันในชื่อ ” เซนทอร์” ล้อมรอบดวงอาทิตย์ บางครั้งแรงดึงดูดของดาวพฤหัสเหวี่ยง Centaurs ตัวใดตัวหนึ่งเข้าสู่วงโคจรใหม่ที่นำมันเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นใน เมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ มันจะร้อนขึ้นและก๊าซต่างๆ รวมทั้งไอน้ำจากน้ำแข็งที่ติดอยู่ภายในวัตถุ จะถูกปล่อยออกมา เมื่อลมสุริยะผลักสสารนี้ออกจากวัตถุ มันสามารถทำให้เกิด “หาง” ที่มีลักษณะเฉพาะได้—และดาวหางก็ถือกำเนิดขึ้น
และในขณะที่ภารกิจของหุ่นยนต์มากกว่าหนึ่งโหลได้ศึกษาดาวหางและดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะของเราในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา เรายังไม่เคยสังเกตดาวหางในขณะที่เกิด แต่ถ้าโครงการที่ทะเยอทะยานดำเนินต่อไปก็จะเปลี่ยนไป แนวคิดนี้นำเสนอโดย Darryl Seligman นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยชิคาโกและเพื่อนร่วมงานของเขาในการศึกษา ที่ ได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จะเห็นยานอวกาศ “จอด” ใกล้ดาวพฤหัสบดี เมื่อ Centaur พุ่งเข้าหาพื้นโลก ยานอวกาศจะตามไปด้วย และสามารถเกาะติดกับวัตถุขาเข้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
“ถ้าคุณสามารถขี่ไปกับดาวหางโดยที่ ‘เปิด’ น้ำแข็งต่างกัน คุณจะเห็นกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นแบบเรียลไทม์ คุณจะเห็นไม่เพียงแค่การเริ่มต้นของดาวหางเท่านั้น แต่ยังเห็นวิวัฒนาการของมันอีกด้วย” เซลิกแมนกล่าว “ในทางวิทยาศาสตร์ การดู H2O เปิดขึ้นเป็นครั้งแรกจะเป็นประโยชน์อย่างเหลือเชื่อ และเพื่อดูว่ามีลักษณะอย่างไร เนื่องจากระยะทางของวัตถุถึงดวงอาทิตย์”
เซลิกแมนยังจับตาดูเป้าหมายเฉพาะ—เซนทอร์ที่รู้จักกันในชื่อ “P/2019 LD2 (ATLAS)” หรือเรียกสั้นๆ ว่า LD2 (วัตถุเหล่านี้เปรียบเสมือนสิ่งมีชีวิตครึ่งมนุษย์ครึ่งม้าในตำนาน เนื่องจากมีลักษณะลูกผสม: คล้ายกับดาวเคราะห์น้อย ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นหินเฉื่อย และมีลักษณะคล้ายดาวหาง ซึ่งมีค่ามากกว่า “ทำงานอยู่” เนื่องจากการปล่อยก๊าซในขณะที่น้ำแข็งแช่แข็งต่างๆ ระเหยกลายเป็นไอ ในกระบวนการที่เรียกว่าการระเหิด) LD2 ประมาณว่าจะมีความกว้างประมาณแปดไมล์—ขนาดประมาณเกาะสตาเตน—และขณะนี้กำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยระยะเวลา ประมาณ 12 ปีในวงโคจรที่เข้าใกล้ดาวพฤหัสบดี
ข้อมูลเบื้องต้นชี้ให้เห็นว่า LD2 จะเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีอย่างใกล้ชิดเป็นพิเศษในปี 2063 ซึ่งเป็นแปรงที่ตามการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ มีแนวโน้มว่าจะส่งวัตถุไปยังระบบสุริยะชั้นใน เมื่ออยู่บนเส้นทางใหม่ มันจะเป็น “ดาวหางตระกูลดาวพฤหัสบดี” ซึ่งเป็นดาวหางคาบสั้นประเภทหนึ่งที่โคจรใกล้ดวงอาทิตย์ทุกๆ สองสามปี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการคำนวณเหล่านี้เกี่ยวข้องกับระยะขอบของข้อผิดพลาด จึงไม่สามารถตรึงวิถีโคจรขาเข้าที่แน่นอนที่ LD2 จะใช้ได้อย่างแม่นยำ
การ ศึกษาของเซลิกแมน ตรวจสอบลักษณะเฉพาะและพลวัตของวงโคจรของเซนทอร์ และคาดการณ์ว่ายังมีวัตถุดังกล่าวอีกมากมายที่ยังคงถูกค้นพบ นอกจากนี้ยังมีรายละเอียดว่ายานอวกาศจะถูกส่งไปยัง LD2 ได้อย่างไรด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ พวกเขาแนะนำวันเปิดตัวในปี 2061 โดยยานอวกาศจะพบกับ LD2 ไม่นานหลังจากการเผชิญหน้ากับดาวพฤหัสบดีในปี 2063
“เป็นความคิดที่น่าตื่นเต้นมาก” ลอร่า วูดนีย์ นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยรัฐแคลิฟอร์เนีย ซาน เบอร์นาดิโน กล่าว ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาในปัจจุบัน แต่ได้ทำงานในการสืบสวนที่คล้ายกันสำหรับภารกิจที่เป็นไปได้ของเซนทอร์ เป้าหมายที่เสนอคือ LD2 “เป็นหนึ่งในวัตถุระบบสุริยะชั้นนอกที่เก่าแก่เหล่านี้ ซึ่งน่าติดตามเป็นอย่างยิ่ง เพื่อศึกษา เพื่อดูว่ามันประกอบด้วยอะไร”
เมื่อระบบสุริยะก่อตัว 4.5 พันล้านปีก่อน ให้หรือรับ ระบบอาจจมอยู่ในวัตถุที่เป็นหินและน้ำแข็งจำนวนนับไม่ถ้วนที่แตกเข้าหากันอย่างต่อเนื่อง มวลสารที่ใหญ่ที่สุดรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์หลักแปดดวง บวกดวงอาทิตย์ด้วย ในขณะที่เศษเล็กเศษน้อยกลายเป็นวัตถุรอง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง ซึ่งคิดเป็นมวลส่วนที่เหลือของระบบสุริยะ เนื่องจาก LD2 ยังไม่ได้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์จึงมองว่ามันเป็นวัตถุโบราณที่ไม่ถูกรบกวน องค์ประกอบของมันจึงใกล้เคียงกับระบบสุริยะยุคแรกๆ การศึกษานี้สามารถทำให้เกิด “สิ่งก่อสร้าง” ที่โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นก่อตัวขึ้นได้
แม้ว่า Centaur ตัวแรกจะถูกค้นพบเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อน แต่ในปี 1970 นักดาราศาสตร์คิดว่าพวกมันเป็นคอลเล็กชั่นวัตถุที่แตกต่างกัน เชื่อกันว่าพวกมันเกิดขึ้นนอกวงโคจรของดาวเนปจูน โดยอพยพเข้าด้านในอันเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ยักษ์ เมื่อพวกเขามาถึงวงโคจรของดาวพฤหัส พวกมันอยู่ใน “ห้องยิงแรงโน้มถ่วง” Jordan Steckloff นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนากล่าว แรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของดาวพฤหัสบดีมักจะเหวี่ยง Centaurs ออกด้านนอกหรือด้านในหลังจากผ่านไปสองสามล้านปี—ซึ่งฟังดูเหมือนเป็นเวลานาน แต่ค่อนข้างเร็วในแง่ดาราศาสตร์ หมายความว่า Centaurs ควรถูกมองว่าเป็นวัตถุในช่วงเปลี่ยนผ่าน “การเปลี่ยนแปลงของวงโคจรที่ปกติจะใช้เวลาสองสามพันล้านปีอย่างกะทันหันเกิดขึ้นเร็วกว่ามาก” Steckloff กล่าว และในกรณีของ LD2
น้ำแข็งส่วนใหญ่ในดาวหางเป็นน้ำที่แข็งตัว แต่พวกมันยังสามารถประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์หรือคาร์บอนไดออกไซด์ ร่วมกับก๊าซแช่แข็งอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย เนื่องจากคาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์มีความผันผวนมากกว่าน้ำ พวกมันจึงกลายเป็นไอกลุ่มแรกเมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ LD2 แสดงกิจกรรมจำนวนเล็กน้อยแล้ว เนื่องจากการระเหิดของก๊าซที่ระเหยง่ายเหล่านี้
กระบวนการระเหิดมีความสำคัญเนื่องจากสามารถส่งผลกระทบต่อวิถีโคจรของดาวหางได้ หากก๊าซพุ่งออกจากด้านหนึ่งของวัตถุมากกว่าอีกด้านหนึ่ง ก๊าซจะถูกผลักไปในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากน้ำแข็งเป็นองค์ประกอบสำคัญของดาวหาง เมื่อน้ำเริ่มระเหยกลายเป็นไอ ดาวหางก็ตกอยู่ในอันตรายจากการแตกออกเป็นชิ้นๆ “ในที่สุดดาวหางก็หมดไอน้ำและสลายตัว” หลังจากเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เพียงไม่กี่ครั้ง Seligman กล่าว “จนถึงจุดที่ไม่เหลืออะไรเลย” (มีข้อยกเว้นสำหรับกฎการแตกสลายนี้—บางกฎ เช่นดาวหางของฮัลลีย์ได้รับการพิสูจน์ว่าค่อนข้างคงที่ ฮัลลีย์ซึ่งเชื่อกันว่ามีต้นกำเนิดมาจากที่ไกลกว่าดาวเซนทอร์ จะกลับสู่ระบบสุริยะชั้นในทุก ๆ 75 ปีและรอดชีวิตมาได้ อย่างน้อย 30 โคจร)
การเข้าใจกลไกการแตกของดาวหางได้ดีขึ้นจะช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจพลวัตของประชากรของพวกเซนทอร์เอง ตัวอย่างเช่น ยิ่งดาวหางกระจัดกระจายเร็วเท่าใด อัตราที่วัตถุใหม่ที่ห่างไกลและต้องอพยพเข้ามายังภูมิภาค Centaur จะยิ่งสูงขึ้นเพื่อแทนที่พวกมัน การทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้ควรช่วยให้นักวิจัยคาดการณ์ได้ว่ามีวัตถุอย่างเช่น LD2 อีกกี่ชิ้นที่พวกเขาคาดว่าจะถูกเตะเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า
เมื่อ LD2 กลายเป็นดาวหางคาบสั้นในที่สุด มันสามารถแสดงหางที่สว่างจนมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
แม้ว่าภารกิจที่ Seligman จินตนาการจะดูซับซ้อน แต่ก็สามารถรับรู้ได้ด้วยเทคโนโลยีที่ผ่านการทดสอบก่อนหน้านี้ เขากล่าว ตัวอย่างเช่น ภารกิจ จูโน ของนาซ่า ไปถึงดาวพฤหัสบดีในเวลาเพียงห้าปี และภารกิจ OSIRIS-Rex และยานอวกาศ Hayabusa 2ของญี่ปุ่นได้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะติดตามเป้าหมายที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศ โดยยานทั้งสองสามารถเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยได้สำเร็จ ภารกิจ ลูซี่ของนาซ่าเพิ่งเปิดตัวในการเดินทาง 12 ปีซึ่งจะได้เห็นการพบปะกับดาวเคราะห์น้อยแปดดวงที่แตกต่างกัน
เซลิกแมนเน้นว่าแนวคิดที่เขาอธิบายในบทความนี้เป็นเพียงการสาธิตความเป็นไปได้ของแนวคิด ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปสำหรับนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ในระยะแรกของการฝันถึงภารกิจอวกาศที่เป็นไปได้ การศึกษาแนวความคิดเกี่ยวกับภารกิจเต็มรูปแบบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรหลายสิบคนที่กำลังตรวจสอบ “ทุกสิ่งที่เป็นไปได้ที่อาจผิดพลาดกับภารกิจ” อาจตามมาในอนาคตข้างหน้า ที่จะตามมาด้วยการเสนอขายให้กับหน่วยงานด้านอวกาศและหน่วยงานด้านเงินทุน (โดยการเปรียบเทียบ เขาตั้งข้อสังเกตว่า บทความในวารสารนั้น “ค่อนข้างถูก”)
