สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ความคืบหน้าจากแคสซีนี

18 พ.ย. 2547
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
นับตั้งแต่ยานแคสซีนี-ไฮเกนส์ ยานสำรวจของนาซาและอีซาได้เดินทางไปถึงดาวเสาร์โดยเข้าสู่วงโคจรรอบดาวเสาร์เมื่อวันที่ กรกฎาคมที่ผ่านมา ยานได้ส่งภาพและข้อมูลอันมีค่ามากมายกลับมายังโลก เปิดเผยความเร้นลับของดาวเคราะห์ดวงนี้ที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน เมื่อวันที่ พฤศจิกายนที่ผ่านมา ได้มีการแถลงข่าวการค้นพบของแคสซีนีอย่างเป็นทางการในที่ประชุมของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันที่ลุยส์วีลล์ มลรัฐเคนทักกี ตัวอย่างของการค้นพบเด่น ๆ ได้แก่

 พบแถบวงบนบรรยากาศชั้นบนดาวเสาร์ที่ละติจูด 36 องศาใต้ แถบนี้พบว่าเป็นแหล่งกำเนิดของพายุหลักบนดาวเสาร์หลายครั้งในรอบหลายเดือนที่ผ่านมา

 ฟ้าแลบรุนแรงบนดาวเสาร์เกิดจากการคายประจุอย่างรุนแรงที่ขับเคลื่อนโดยพายุ สาเหตุของการเกิดฟ้าแลบบนดาวเสาร์เป็นคำถามคาใจนักวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่เมื่อครั้งที่ยานวอยเอเจอร์ค้นพบเมื่อกว่า 20 ปีก่อนแล้ว แต่เพิ่งมาได้รับการยืนยันโดยแคสซีนีในครั้งนี้เอง

 ดาวเสาร์มีชั้นเมฆไฮโดรเจนที่หนามาก แผ่ออกไปไกลจากเส้นศูนย์สูตรถึง 45 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวเอง ส่วนชั้นเมฆออกซิเจนที่มีการผันแปรอย่างรวดเร็วแผ่ออกมาน้อยกว่า อะตอมในเมฆไฮโดรเจนและออกซิเจนนี้แตกตัวออกมาจากละอองน้ำจากอนุภาคน้ำแข็งบนบริวารและบนวงแหวนที่ถูกจุลอุกกาบาตพุ่งชน และบางส่วนเกิดจากการชนกันเองของสะเก็ดดาวในวงแหวน เป็นไปได้ว่าแถบรังสีที่ล้อมรอบดาวเสาร์มีส่วนทำให้โมเลกุลของน้ำแตกตัวออกเป็นอะตอมไฮโดรเจนและออกซิเจน จนทำให้เกิดชั้นเมฆขนาดใหญ่ล้อมรอบดาวเสาร์นี้

 พบแสงเหนือใต้ลุกสว่างขึ้นที่บริเวณขั้วทั้งสองของดาวเสาร์เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม ซึ่งตรงกับช่วงเวลาที่คลื่นลมสุริยะพัดผ่านดาวเสาร์ไปพอดี

 ค้นพบวงแหวนวงใหม่จาง ๆ สองวง วงแรกซ้อนอยู่ในวงโคจรของดวงจันทร์แอตลาส ซึ่งอยู่ระหว่างวงแหวนเอและเอฟ อีกวงหนึ่งอยู่ระหว่างวงแหวนเอกับเอฟเหมือนกัน แต่วงเล็กกว่าวงโคจรของดวงจันทร์โพรมีเทียสเล็กน้อย

 ดวงจันทร์ชื่อ แพน มีวงโคจรเป็นวงรี ดวงจันทร์ดวงนี้มีบทบาทสำคัญในการทำให้เกิดช่องแบ่งเองเคอ และความโน้มถ่วงจากแพนทำให้เกิดโครงสร้างรูปก้นหอยในวงแหวนเอ จากการวิเคราะห์โครงสร้างก้นหอยนี้ทำให้นักดาราศาสตร์คำนวณหามวลของแพนได้ และเมื่อทราบจากภาพถ่ายว่ามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 กิโลเมตรแล้ว จึงทราบว่าดวงจันทร์แพนมีความหนาแน่น 0.5 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งใกล้เคียงกับดวงจันทร์จิ๋ววงโคจรเล็กดวงอื่น เช่น เจนัส และ เอพิมีเทียส

 จากการสำรวจดวงจันทร์แอตลาสทำให้ทราบว่าบริวารดวงนี้มีความหนาแน่น 0.5 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรเช่นกัน ความหนาแน่นที่ต่ำเช่นนี้เป็นหลักฐานว่าวัตถุเหล่านี้มีลักษณะพรุนและมีโครงสร้างเป็นแบบ "กองหิน" ที่เกาะกันอย่างหลวม ๆ ไม่ใช่เป็นน้ำแข็งตันอย่างที่เคยเชื่อกัน

 ค้นพบปรากฏการณ์เล็ก ๆ น้อย ๆ บนวงแหวนหลายครั้งที่ไม่เคยเห็นมาก่อน เป็นปรากฏการณ์ซึ่งเกิดจากการรบกวนโดยดวงจันทร์ขนาดเล็กหลายดวง นอกจากนี้ยังพบสายใยประหลาดบาง ๆ ลอยออกจากขอบด้านนอกของช่องแบ่งคีลเลอร์ เชื่อว่าเป็นผลจากการรบกวนโดยดวงจันทร์ดวงหนึ่งที่ยังมองไม่เห็นที่อยู่กลางช่องแบ่งนั้น

 ยังไม่พบหลักฐานว่าบนพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันมีไฮโดรคาร์บอนเหลว ไม่ว่าจากภาพถ่ายหรือข้อมูลเรดาร์ แต่นักดาราศาสตร์ยังเชื่อว่าน่าจะมีอยู่แต่อาจปะปนอยู่กับน้ำแข็งบนพื้นผิวหรืออาจเป็นแหล่งขนาดใหญ่ใต้ผิวดิน

 ยังไม่พบหลุมหรือหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ไททันที่ชัดเจน นี่อาจหมายความว่าเปลือกของไททันมีอายุน้อย แม้ว่าก่อนหน้านี้เมื่อวันที่ 26 ตุลาคม ยานแคสซีนีได้พบวงกลมเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 100 กิโลเมตรบนดวงจันทร์ไททัน แต่ต่อมาพบว่าวงกลมนั้นมีลักษณะนูน ไม่ใช่แอ่ง จึงไม่น่าจะเป็นหลุมอุกกาบาต

 พบแก๊สไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดที่ขั้วเหนือของดวงจันทร์ไททันซึ่งไม่พบที่ซีกใต้เลย ความแตกต่างนี้อาจเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับฤดูการ การศึกษาปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับฤดูกาลช่วยให้ทราบถึงต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของบรรยากาศของไททันเป็นอย่างดี

 จากภาพถ่ายดวงจันทร์ อิยาเพทัส ที่ระยะ 100,000 กิโลเมตร พบส่วนสีขาวยื่นออกมาจากพื้นผิวสีคล้ำ ปัจจุบันภูเขาที่สูงที่สุดในระบบสุริยะที่รู้จักคือภูเขาโอลิมปัสบนดาวอังคาร แต่จากการวิเคราะห์เบื้องต้นพบว่าส่วนสีขาวที่พบบนอิยาเพทัสนี้อาจเป็นภูเขาที่มีความสูงถึง 10-20 กิโลเมตรซึ่งอาจสูงกว่าโอลิมปัสก็ได้ ระดับความสูงของภูเขานี้จะได้ทราบอย่างชัดเจนในปลายปี 2550 เมื่อยานแคสซีนีจะโคจรเข้าไปใกล้ดวงจันทร์ดวงนี้

 พบหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่สามหลุมบนดวงจันทร์อิยาเพทัส การชนที่ทำให้เกิดหลุมทั้งสามนี้อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ดวงจันทร์ดวงนี้ดำมืดเหมือนยางมะตอยในด้านนำ (ด้านที่อยู่ในทิศเดียวกับการโคจร) และขาวโพลนเหมือนน้ำแข็งในด้านตาม (ด้านที่อยู่ตรงข้ามกับทิศทางของการโคจร) สสารสีดำที่ปกคลุมดวงจันทร์อิยาเพทัสในด้านนำอาจเป็นสสารที่กระเด็นออกไปจากแรงพุ่งชนแล้วต่อมาตกลงปกคลุมพื้นผิวดาวทั้งด้าน แต่ยังมีนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ยังเชื่อว่าสสารสีดำนั้นลอยมาจากดวงจันทร์ฟีบีและดวงจันทร์เล็ก ๆ ดวงอื่นที่โคจรรอบดาวเสาร์สวนทาง

 โครงสร้างทั่วไปของวงแหวนได้เปลี่ยนไปเล็กน้อยนับจากที่ยานวอยเอเจอร์สองลำไปสำรวจในปี 2523 และ 2524 แต่อันตรกิริยาที่เกิดขึ้นตลอดเวลาและโครงสร้างขนาดเล็กที่ปรากฏบนวงแหวนแสดงว่าวงแหวนนี้ยังมีอายุน้อยเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี การค้นพบนี้ยังเป็นการสนับสนุนทฤษฎีที่อธิบายการเกิดวงแหวนว่าเกิดจากดวงจันทร์ดวงหนึ่งแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยจากการชนหรืออาจถูกแรงน้ำขึ้นลงของดาวเสาร์ฉีกออก

 จากการสังเกตการบังดาวฤกษ์ชื่อ ไซซีตัส (Xi Ceti) ของวงแหวนเมื่อวันที่ และ ตุลาคม พบว่า ระหว่างที่ดาวเคลื่อนผ่านส่วนช่องแบ่งเข้าสู่ส่วนวงแหวน แสงสว่างของดาวได้เปลี่ยนแปลงจากสว่างร้อยเปอร์เซ็นต์ไปเป็นถูกบังร้อยเปอร์เซ็นต์อย่างฉับพลันภายในระยะกวาดเพียง 30 เมตร นั่นแสดงว่าวงแหวนเหล่านั้นมีขอบที่คมมาก ซึ่งแสดงถึงผลจากแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ที่คอย "ตัดแต่ง" ขอบของวงแหวนให้คงสภาพอย่างนั้น การสำรวจโดยการสังเกตการบังดาวฤกษ์ยังพบคลื่นความหนาแน่นที่ไม่เคยเห็นมาก่อนปรากฏอยู่ในวงแหวนด้วย

แม้ยานแคสซีนีเพิ่งเริ่มปฏิบัติภารกิจมาเพียงไม่กี่เดือนเท่านั้น แต่กลับพบเรื่องน่าสนใจมากถึงเพียงนี้ นี่ยังไม่รวมถึงความเร้นลับอีกมากมายในกองข้อมูลนับพันล้านไบต์ที่ยังรอให้นักดาราศาสตร์ไปตรวจพบ แคสซีนีจะเฉียดผ่านดวงจันทร์ไททันในวันที่ 13 ธันวาคมและปล่อยยานลูกชื่อไฮเกนส์ไปสำรวจบนดวงจันทร์ดวงนี้ในวันที่ 14 มกราคาปีหน้า นักดาราศาสตร์หวังว่าเมื่อถึงวันนั้นจะพบเรื่องราวลี้ลับของดาวเคราะห์ที่ทรงเสน่ห์ดวงนี้อีกมากมาย



พายุลูกหนึ่งบนดาวเสาร์ เกิดขึ้นในช่วงเดือนกันยายน

พายุลูกหนึ่งบนดาวเสาร์ เกิดขึ้นในช่วงเดือนกันยายน

ระหว่างเดือนกุมภาพันธ์ถึงเดือนมีนาคม ก่อนที่ยานแคสซีนีเดินทางไปถึงดาวเสาร์ ได้พบพายุสองลูกแต่ละลูกมีขนาดกว้างกว่า 1,000 กิโลเมตรเชื่อมรวมกันเป็นพายุลูกเดียว (ภาพจาก NASA/JPL/Space Science Institute)

ระหว่างเดือนกุมภาพันธ์ถึงเดือนมีนาคม ก่อนที่ยานแคสซีนีเดินทางไปถึงดาวเสาร์ ได้พบพายุสองลูกแต่ละลูกมีขนาดกว้างกว่า 1,000 กิโลเมตรเชื่อมรวมกันเป็นพายุลูกเดียว (ภาพจาก NASA/JPL/Space Science Institute)

ดวงจันทร์โพรมีเทียส (จุดสีขาวเล็ก ๆ) ดวงจันทร์ขนาด 102 กิโลเมตร โคจรอยู่ที่ขอบด้านในของวงแหวนเอฟ

ดวงจันทร์โพรมีเทียส (จุดสีขาวเล็ก ๆ) ดวงจันทร์ขนาด 102 กิโลเมตร โคจรอยู่ที่ขอบด้านในของวงแหวนเอฟ

โครงสรางรูปก้นหอยในวงแหวนเอ เกิดจากการรบกวนของดวงจันทร์แพน (ภาพจาก NASA/JPL/Space Science Institute)

โครงสรางรูปก้นหอยในวงแหวนเอ เกิดจากการรบกวนของดวงจันทร์แพน (ภาพจาก NASA/JPL/Space Science Institute)

ยานแคสซีนี-ไฮเกนส์

ยานแคสซีนี-ไฮเกนส์

ภาพวาดตามจินตนาการของศิลปิน แสดงภาพยานไฮเกนส์ลอยอยู่บนทะเลสาบมีเทนบนดวงจันทร์ไททัน ตามสมมุติฐานเดิมที่เชื่อว่าบนดวงจันทร์ไททันมีไฮโดรคาร์บอนเหลวอยู่มาก มีแม้แต่ฝนไฮโดรคาร์บอน แต่จนถึงบัดนี้ยานแคสซีนียังไม่พบหลักฐานดังกล่าวเลย

ภาพวาดตามจินตนาการของศิลปิน แสดงภาพยานไฮเกนส์ลอยอยู่บนทะเลสาบมีเทนบนดวงจันทร์ไททัน ตามสมมุติฐานเดิมที่เชื่อว่าบนดวงจันทร์ไททันมีไฮโดรคาร์บอนเหลวอยู่มาก มีแม้แต่ฝนไฮโดรคาร์บอน แต่จนถึงบัดนี้ยานแคสซีนียังไม่พบหลักฐานดังกล่าวเลย

ดวงจันทร์อิยาเพทัส มีลักษณะประหลาดไม่เหมือนใคร ด้านหนึ่งของดวงขาวโพลนเหมือนน้ำแข็งส่วนอีกด้านหนึ่งดำเกือบสนิท

ดวงจันทร์อิยาเพทัส มีลักษณะประหลาดไม่เหมือนใคร ด้านหนึ่งของดวงขาวโพลนเหมือนน้ำแข็งส่วนอีกด้านหนึ่งดำเกือบสนิท