สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดวงจันทร์แพ็กแมน

9 เม.ย. 2553
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ปล่อยให้ดวงจันทร์ดวงอื่นโดดเด่นมานาน และแล้วก็ถึงเวลาที่ดวงจันทร์ไมมาสจะได้เป็นข่าวใหญ่กับเขาบ้าง
ในบรรดาดวงจันทร์ใหญ่ของดาวเสาร์ ดวงจันทร์ไมมาส ไม่ใครมีใครสนใจมากนัก ด้วยขนาดที่ค่อนข้างเล็กและไม่มีเอกลักษณ์ใดให้ชวนมอง จึงมักถูกมองข้ามไปเสมอ แต่เมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา ยานแคสซีนีได้ถ่ายภาพความร้อนความละเอียดสูงของดวงจันทร์ดวงนี้ และภาพที่ได้แตกต่างไปจากที่คาดคิดไว้มาก นักดาราศาสตร์คาดว่าจะได้ภาพแผนที่ความร้อนที่แสดงถึงการกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอ โดยบริเวณที่อุณหภูมิสูงที่สุดคือบริเวณเส้นศูนย์สูตรเวลาหลังเที่ยงวัน แต่ข้อมูลที่ได้กลับกลายเป็นว่า บริเวณที่อุณหภูมิสูงที่สุดคือบริเวณขอบดวงที่เป็นเวลาเช้าตรู่ อุณหภูมิสูงสุดคือ 92 เคลวิน ส่วนบริเวณอื่นมีอุณหภูมิราว 77 เคลวิน นอกจากบริเวณขอบดวงแล้ว ยังมีอีกหย่อมหนึ่งที่มีอุณหภูมิราว 84 เคลวินก่อตัวอยู่รอบหลุมเฮอร์เชล ทำให้ภาพความร้อนสีแปลงของดวงจันทร์ดวงนี้คล้ายกับตัวจอมเขมือบแพ็กแมนในเกมคอมพิวเตอร์รุ่นแรก ๆ ที่กำลังกินเม็ดคะแนนอยู่ 
การที่บริเวณหลุมเฮอร์เชลมีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณรอบข้างเป็นเรื่องสมเหตุสมผลพอเข้าใจได้ เพราะผนังของหลุม (สูง กิโลเมตร) ช่วยกักความร้อนภายในหลุมไว้ได้ แต่สาเหตุที่เกิดรูปแบบแพ็กแมนเป็นเรื่องที่นักดาราศาสตร์อธิบายไม่ถูก
นักดาราศาสตร์ประจำโครงการแคสซีนีสันนิษฐานไว้เบื้องต้นว่า อาจเกี่ยวข้องกับเนื้อน้ำแข็งบนผิวที่แตกต่างกัน
น้ำแข็งเนื้อแน่นจะนำความร้อนจากพื้นผิวลงไปเบื้องล่างได้อย่างรวดเร็ว ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวยังคงเย็นอยู่แม้จะถูกแสงแดด ส่วนน้ำแข็งที่โปร่งยุ่ยเช่นหิมะที่เพิ่งตกใหม่ ๆ จะนำความร้อนได้ไม่ดี จึงทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้น
อย่างไรก็ตาม แม้สาเหตุจะเกี่ยวข้องกับน้ำแข็งที่พื้นผิวจริง แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจว่าเหตุใดรอยต่อระหว่างพื้นที่อุ่นกับพื้นที่เย็นจึงคมชัดมากเช่นนั้น บางทีอาจเกิดจากการชนที่ทำให้เกิดหลุมเฮอร์เชลได้หลอมละลายน้ำแข็งบนพื้นผิวแล้วสาดน้ำออกไปทั่วท้องฟ้าแล้วเยือกแข็งก่อนตกลงสู่พื้นผิวแข็งของดวงจันทร์ 
นอกจากรูปแพ็กแมนแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังพบลักษณะแปลกประหลาดอีกอย่างหนึ่งที่ไม่เคยคาดคิดจะได้เห็นบนไมมาส นั่นคือบางหลุมพบว่ามีริ้วสีดำพาดลงไปตามลาดของขอบหลุม และแนวสีคล้ำที่อยู่ใต้ขอบหลุมบริเวณที่เป็นรอยต่อระหว่างสันหลุมกับพื้นหลุม 
พอล เฮลเฟนสไตน์ จากคณะของแคสซีนีประจำมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ อธิบายว่า ร่องรอยเช่นนี้อาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ พื้นผิวของไมมาสดูเหมือนกับมีการสะสมของฝุ่นซิลิเกตหรือแร่ที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งอาจเกิดจากฝุ่นอุกกาบาตตกลงปกคลุมพื้นผิว หรืออาจเกิดจากความไม่บริสุทธิ์ของน้ำแข็งที่ปกคลุมดวงจันทร์นั้นอยู่แล้วก็ได้
เมื่อความร้อนจากแสงอาทิตย์และภาวะสุญญากาศทำให้น้ำแข็งสีขาวระเหยไป วัตถุสีคล้ำจึงเผยออกมาให้เห็น ต่อมาวัตถุสีคล้ำก็ไถลลงมาตามทางลาดขอบหลุม เผยให้เห็นน้ำแข็งใหม่ที่อยู่ด้านใต้ออกมา 
แม้กระบวนการเช่นนี้ก็พบได้ในดวงจันทร์ดวงอื่นของดาวเสาร์เหมือนกัน แต่การได้พบว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นบนดวงจันทร์ที่ได้รับการเติมอนุภาคอย่างต่อเนื่องจากวงแวนอีของดาวเสาร์อย่างไมมาสนี้ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ประเมินความเร็วในการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ บนดวงจันทร์ดวงอื่นได้ด้วย
แผนที่อุณหภูมิที่แสนประหลาดบนด้านกลางวันของดวงจันทร์ไมมาส

แผนที่อุณหภูมิที่แสนประหลาดบนด้านกลางวันของดวงจันทร์ไมมาส (จาก NASA/JPL/GSFC/SWRI/SSI)

ภาพ 3 มิติของพื้นผิวบริเวณหลุมเฮอร์เชล

ภาพ 3 มิติของพื้นผิวบริเวณหลุมเฮอร์เชล (จาก NASA/JPL/Space Science Institute)

หลุมเฮอร์เชล แสดงบริเวณมืดคล้ำใต้ขอบหลุมและร่องริ้วบนสันขอบหลุม.

หลุมเฮอร์เชล แสดงบริเวณมืดคล้ำใต้ขอบหลุมและร่องริ้วบนสันขอบหลุม. (จาก NASA/JPL/Space Science Institute)