ดาวอังคารไม่ได้กลม แต่ไม่ใช่ลูกรักบี้

ถ้ามองภาพดาวอังคารจากยานอวกาศ เราแทบจะแยกไม่ออกด้วยตาเปล่าว่ามันต่างจากทรงกลมตรงไหน เพราะรูปร่างโดยรวมของดาวอังคารกลมมาก แต่เมื่อวัดอย่างละเอียด ดาวเคราะห์สีแดงดวงนี้ไม่ได้เป็นลูกบอลกลมสมบูรณ์ และก็ไม่ได้ยืดยาวเหมือนลูกบอลรักบี้ตามที่มักมีการเล่าต่อกัน

รูปร่างที่ใกล้เคียงกว่าคือทรงกลมที่ถูกกดให้แบนลงเล็กน้อยบริเวณขั้ว เหมือนลูกบอลนิ่ม ๆ ที่ถูกกดจากด้านบนกับด้านล่างเบา ๆ ทำให้ส่วนรอบเส้นศูนย์สูตรป่องกว่าส่วนที่วัดผ่านขั้วเหนือและขั้วใต้

สาเหตุสำคัญมาจากการหมุนรอบตัวเอง

เมื่อดาวเคราะห์หมุน วัตถุบริเวณเส้นศูนย์สูตรจะเคลื่อนที่เป็นวงกว้างและเกิดแนวโน้มเบนออกจากแกนหมุนมากกว่าบริเวณขั้ว ในช่วงที่ดาวเคราะห์ยังร้อนและเนื้อภายในปรับรูปร่างได้ง่าย ผลจากการหมุนจึงค่อย ๆ ทำให้ส่วนเส้นศูนย์สูตรนูนออกมา ส่วนขั้วทั้งสองแบนลงเล็กน้อย

โลกของเราก็เป็นแบบเดียวกัน โลกไม่ได้กลมดิ๊กเหมือนลูกบิลเลียด แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางบริเวณเส้นศูนย์สูตรมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดจากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง ดาวอังคารเองก็มีลักษณะคล้ายกัน เพียงแต่รายละเอียดของรูปร่างยังได้รับอิทธิพลจากภูมิประเทศและโครงสร้างภายในด้วย

คำว่า “คล้ายลูกบอลรักบี้” จึงทำให้เข้าใจทิศทางผิดไปพอสมควร เพราะลูกบอลรักบี้มีลักษณะยาวตามแกนหนึ่งและสอบเข้าที่ปลายทั้งสอง แบบนั้นเรียกง่าย ๆ ว่าทรงกลมยืด แต่ดาวอังคารมีแนวโน้มตรงกันข้าม คือกว้างบริเวณเส้นศูนย์สูตรและสั้นกว่าเล็กน้อยตามแนวขั้ว

ความต่างนี้ไม่ได้มากจนเรามองเห็นได้ชัดจากภาพทั่วไป เส้นผ่านศูนย์กลางบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาวอังคารอยู่ที่ประมาณ 6,792 กิโลเมตร ส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางตามแนวขั้วอยู่ที่ประมาณ 6,752 กิโลเมตร ต่างกันราว 40 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับขนาดของดาวทั้งดวงแล้วถือว่าเล็กมาก ภาพถ่ายดาวอังคารส่วนใหญ่จึงยังดูเหมือนวงกลมตามปกติ

แต่ถ้าวัดรูปร่างแบบละเอียดกว่านั้น เรื่องจะซับซ้อนขึ้นอีกเล็กน้อย เพราะพื้นผิวดาวอังคารไม่ได้เรียบเสมอกันทั้งดวง

ดาวอังคารมีภูเขาไฟขนาดมหึมา ที่ราบสูง แอ่งกระแทก และพื้นที่ต่ำกว้างใหญ่ ซีกเหนือกับซีกใต้ก็มีลักษณะภูมิประเทศต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ซีกเหนือส่วนมากเป็นที่ราบต่ำ ส่วนซีกใต้เต็มไปด้วยพื้นที่สูงและหลุมอุกกาบาตเก่าแก่ ความต่างเหล่านี้ทำให้รูปร่างจริงของพื้นผิวไม่ใช่ทรงเรขาคณิตเรียบ ๆ แบบที่วาดด้วยวงเวียน

ภูเขาโอลิมปัสมอนส์ซึ่งเป็นภูเขาไฟขนาดใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในระบบสุริยะ ก็ยื่นสูงขึ้นจากพื้นที่รอบข้างหลายสิบกิโลเมตร ขณะเดียวกันแอ่งกระแทกขนาดใหญ่บางแห่งลึกลงไปมาก เมื่อรวมภูมิประเทศเหล่านี้เข้าด้วยกัน ดาวอังคารจึงเป็นดาวที่มีพื้นผิวขรุขระและมีการกระจายมวลไม่เท่ากัน

นักวิทยาศาสตร์จึงไม่ได้ใช้คำอธิบายรูปร่างเพียงแบบเดียวในทุกงาน หากกำลังคำนวณวงโคจรหรือสร้างแผนที่ อาจใช้รูปทรงอ้างอิงที่เรียบง่ายเพื่อให้คำนวณสะดวก แต่ถ้าศึกษาแรงโน้มถ่วง โครงสร้างภายใน หรือความสูงของภูมิประเทศ ก็ต้องใช้แบบจำลองที่ละเอียดขึ้น ซึ่งแสดงความไม่สมมาตรของดาวได้มากกว่า

อีกเรื่องที่ทำให้คนสับสนคือ ภาพบางภาพของดาวเคราะห์อาจดูยืดหรือเบี้ยวจากมุมมอง เลนส์ การปรับภาพ หรือวิธีฉายแผนที่ ภาพทรงกลมที่ถูกนำไปวางบนพื้นราบอาจดูผิดสัดส่วนได้ง่าย เช่นเดียวกับแผนที่โลกที่ทำให้บางประเทศดูใหญ่หรือยาวกว่าความเป็นจริง รูปร่างที่เห็นในภาพจึงไม่จำเป็นต้องตรงกับรูปร่างสามมิติของดาวเสมอไป

ดาวอังคารหมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบใช้เวลาประมาณ 24 ชั่วโมง 37 นาที ใกล้เคียงกับหนึ่งวันบนโลกมาก ความเร็วการหมุนนี้มีส่วนทำให้ดาวป่องบริเวณเส้นศูนย์สูตร แต่ดาวอังคารมีขนาดเล็กกว่าโลกและมีแรงโน้มถ่วงพื้นผิวน้อยกว่า รูปร่างสุดท้ายของมันจึงเกิดจากหลายปัจจัยร่วมกัน ทั้งการหมุน องค์ประกอบภายใน ประวัติการเย็นตัว และการกระจายตัวของมวล

นอกจากนี้ ดาวอังคารในอดีตไม่ได้มีสภาพเหมือนที่เราเห็นในปัจจุบันตลอดเวลา ภายในของดาวเคยร้อนและมีกิจกรรมทางธรณีวิทยามากกว่าเดิม ภูเขาไฟขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้นจากลาวาที่สะสมเป็นเวลานาน ขณะที่การชนของวัตถุจากอวกาศก็สร้างแอ่งขนาดมหึมา เหตุการณ์เหล่านี้ไม่ได้เปลี่ยนดาวให้กลายเป็นลูกรักบี้ แต่ทำให้รูปร่างและสนามแรงโน้มถ่วงของมันไม่สม่ำเสมออย่างที่ลูกบอลเรียบ ๆ ควรจะเป็น

ความจริงข้อนี้ยังช่วยให้เห็นว่า คำว่า “ดาวเคราะห์ทรงกลม” เป็นคำอธิบายแบบคร่าว ๆ มากกว่าจะหมายถึงกลมสมบูรณ์ในทางคณิตศาสตร์ ดาวเคราะห์ทุกดวงมีความคลาดเคลื่อนจากทรงกลมไม่มากก็น้อย ดาวที่หมุนเร็วมากอาจแบนชัดเจนอย่างดาวเสาร์ ส่วนวัตถุขนาดเล็กที่แรงโน้มถ่วงไม่มากพอจะดึงวัสดุให้เข้าหารูปทรงกลม ก็อาจมีรูปร่างบิดเบี้ยวคล้ายมันฝรั่ง

สำหรับดาวอังคาร แรงโน้มถ่วงมีมากพอที่จะดึงมวลส่วนใหญ่ให้รวมตัวเป็นรูปทรงเกือบกลม แต่ไม่สามารถลบผลจากการหมุน ภูเขา แอ่งกระแทก และความไม่สมดุลภายในออกไปทั้งหมดได้

ดังนั้น ข้อความที่แม่นกว่าคือ ดาวอังคารไม่ได้กลมสมบูรณ์ มันแบนเล็กน้อยบริเวณขั้วและป่องบริเวณเส้นศูนย์สูตร พร้อมกับมีพื้นผิวและการกระจายมวลที่ไม่สม่ำเสมอ แต่ถ้าจะเปรียบเทียบกับลูกบอล ดาวอังคารใกล้กับลูกบอลกลมที่ถูกกดบนล่างเบา ๆ มากกว่าลูกบอลรักบี้ที่ยืดยาวออกไปคนละด้าน