สมาคมดาราศาสตร์ไทย

หลักฐานใหม่สนับสนุนว่าพลูโตมีมหาสมุทรบาดาลได้

หลักฐานใหม่สนับสนุนว่าพลูโตมีมหาสมุทรบาดาลได้

23 พ.ค. 2562
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ถ้ามีใครมาบอกว่า ใต้พื้นผิวของดาวพลูโตมีมหาสมุทรบาดาลที่เป็นของเหลวอยู่ด้วย คงต้องถูกมองว่าเพี้ยนไปแล้วแน่ ๆ แต่นับวันการศึกษาดาวพลูโตก็ยิ่งเผยหลักฐานว่าแนวคิดดังกล่าวมีความเป็นไปได้ ไม่ใช่เรื่องเพ้อเจ้ออีกต่อไป โดยเฉพาะหลักฐานล่าสุดจากการศึกษาของนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยในฮกไกโดซึ่งอธิบายได้ว่าน้ำใต้พื้นผิวดาวพลูโตยังคงสถานะของเหลวอยู่จนถึงปัจจุบันได้อย่างไร

งานวิจัยหนึ่งนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์จีโอไซนส์ฉบับวันที่ 20 พฤษภาคม ค.ศ.2019 

ดาวพลูโต ถ่ายโดยยานนิวเฮอไรซอนส์เมื่อปี 2558 การวิจัยเมื่อไม่นานมานี้ได้เพิ่มความน่าจะเป็นที่ดาวเคราะห์แคระดวงนี้จะมีมหาสมุทรบาดาล ที่ราบสปุตนิกคือบริเวณที่ดูราบเรียบสีจางทางขวาของภาพ ประกอบด้วยไนโตรเจนแข็ง  (จาก NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker)


ดวงจันทร์ของดาวเคราะห์หลายดวงในระบบสุริยะมีมหาสมุทรใต้บาดาลอยู่ นั่นเป็นเรื่องเข้าใจได้ไม่ยาก เพราะดวงจันทร์เหล่านั้นมีแหล่งพลังงานที่ช่วยสร้างความร้อนให้ดาวอยู่ 

บนดวงจันทร์ยุโรปาของดาวพฤหัสบดีและเอนเซลาดัสของดาวเสาร์ สิ่งที่ช่วยรักษาความร้อนให้แก่น้ำในมหาสมุทรบาดาลนั้นคือแรงน้ำขึ้นลงจากดาวเคราะห์แม่ที่คอยเค้นดวงจันทร์ให้เกิดความร้อนตลอดเวลา แอมโมเนียและเกลือในน้ำก็อาจมีส่วนช่วยในกระบวนการนี้ด้วย แล้วดาวพลูโตที่ไม่มีวัตถุขนาดใหญ่อยู่ใกล้เคียงแบบดวงจันทร์สองดวงที่กล่าวมาสร้าง นั่นแสดงว่าพลูโตต้องมีกลไกอื่นที่ต่างไปโดยสิ้นเชิงทำหน้าที่นี้อยู่

การสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แสดงว่าชั้นของแคลเทรตไฮเดรต ซึ่งเป็นผลึกแข็งที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบที่คั่นระหว่างมหาสมุทรบาดาลกับเปลือกดาวที่เป็นน้ำแข็ง ทำหน้าที่เป็นฉนวนที่รักษาความร้อนให้แก่มหาสมุทรเบื้องล่างได้ หากไม่มีชั้นฉนวนนี้แล้ว น้ำในมหาสมุทรใต้บาดาลจะต้องเยือกแข็งกลายเป็นน้ำแข็งหมดไปหลายล้านปีแล้วหรืออาจเป็นพันล้านปีก็ได้

โครงสร้างพื้นผิวของดาวพลูโตตามความเข้าใจของนักดาราศาสตร์ในปัจจุบัน เชื่อว่ามีชั้นของแคลเทรตที่ประกอบด้วยมีเทนเป็นส่วนใหญ่ รองอยู่ใต้ชั้นของน้ำแข็ง ชั้นแคลเทรตนี้มีสมบัติเป็นฉนวน จึงรักษาความร้อนให้น้ำที่อยู่เบื้องล่างคงอยู่ในสถานะของเหลวอยู่ได้   (จาก Kamata S.)


ข้อมูลจากยานนิวเฮอไรซอนส์ที่เข้าเฉียดดาวพลูโตไปเมื่อกลางปี 2559 แสดงว่าพลูโตอาจมีมหาสมุทรใต้พื้นผิว และพบว่าชั้นพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็งของดาวพลูโตบริเวณที่ราบสปุตนิกมีความหนาน้อยกว่าบริเวณอื่น 

นักวิจัยคณะดังกล่าวตั้งทฤษฎีว่า ใต้ที่ราบสปุตนิกมีชั้นของแก๊สไฮเดรตที่ประกอบด้วยมีเทนเป็นส่วนใหญ่รองรับอยู่ ชั้นของแก๊สนี้เป็นฉนวนที่ช่วยรักษาความร้อนที่อยู่ด้านใต้จนอยู่ในสถานะของเหลวได้แม้ด้านบนจะหนาวจนเยือกแข็งก็ตาม แก๊สไฮเดรตมีโครงสร้างเป็นโมเลกุลแก๊สที่มีโครงข่ายของโมเลกุลน้ำแข็งห่อหุ้มอยู่ ไฮเดรตชนิดนี้มีความหนืดมากและนำความร้อนได้ต่ำ จึงมีสมบัติเป็นฉนวนที่ดี 

ภาพรายละเอียดของที่ราบสปุตนิก เป็นทุ่งไนโตรเจนแข็งที่ราบเรียบที่มีการแตกออกเป็นแผ่น แต่ละแผ่นคั่นด้วยร่องแคบ ๆ บางส่วนของร่องมีวัสดุสีดำกองอยู่ด้วย พื้นที่บางบริเวณมีหลุมเล็กขึ้นกระจัดกระจาย ชั้นไนโตรเจนแข็งที่เป็นพื้นผิวของที่ราบสปุตนิกนี้บางที่สุดบนดาวพลูโต
 (จาก NASA/JHUAPL/SwRI.)


นักวิจัยคณะดังกล่าวได้สร้างแบบจำลองดาวพลูโตที่มีชั้นมีเทนใต้พื้นผิว และดาวพลูโตที่ไม่มีชั้นมีเทนใต้พื้นผิว พบว่า มหาสมุทรบาดาลตามแบบจำลองดาวพลูโตที่ไม่มีชั้นมีเทนได้เยือกแข็งเป็นน้ำแข็งไปหมดตั้งแต่หลายร้อยล้านปีแล้ว ส่วนแบบจำลองดาวพลูโตที่มีชั้นมีเทนมหาสมุทรยังคงสถานะเป็นของเหลวได้เป็นส่วนใหญ่ และยังพบว่าหากดาวพลูโตที่ไม่มีชั้นมีเทนต้องใช้เวลานานกว่าหนึ่งพันล้านปีมหาสมุทรใต้พื้นผิวจึงจะกลายเป็นน้ำแข็งทั้งหมด

จากซ้ายมาขวา อะซึชิ ทะนิ จากมหาวิทยาลัยโกเบ, ชุนิชิ คะมะตะ และ คิโยะชิ คุระโมะโตะ จากมหาวิทยาลัยฮอกไกโด 
 (จาก Yu Kikuchi)


การค้นพบนี้มิเพียงจะแสดงว่าพลูโตรักษาสภาพของเหลวให้มหาสมุทรบาดาลได้อย่างไรเท่านั้น แต่ยังชี้ให้เห็นว่าวัตถุประเภทดาวเคราะห์แคระดวงอื่นที่มีอยู่อย่างมากมายทั้งในระบบสุริยะของเราและระบบสุริยะอื่นก็อาจมีมหาสมุทรบาดาลได้เช่นเดียวกัน ซึ่งเกี่ยวพันกับโอกาสการมีสิ่งมีชีวิตบนดาวเหล่านั้นอีกด้วย ชุนิชิ กะมะตะ จากมหาวิทยาลัยฮอกไกโดะ หัวหน้าคณะวิจัยกล่าว

ดวงจันทร์ยุโรปาของดาวพฤหัสบดี เป็นดวงจันทร์ที่มีมหาสมุทรบาดาลซึ่งนักดาราศาสตร์สัญนิษฐานว่าอาจมีสิ่งมีชีวิตอยู่ด้วย บางทีดาวพลูโตก็อาจมีสิ่งนี้ด้วยเช่นกัน 

 (จาก NASA/JPL-Caltech/SETI Institute.)


ที่มา: