สมาคมดาราศาสตร์ไทย

น้ำทะเลยูโรปาเหมือนน้ำทะเลโลก

น้ำทะเลยูโรปาเหมือนน้ำทะเลโลก

17 มิ.ย. 2562
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีเป็นดินแดนสุดพิศวง เป็นวัตถุที่มีพื้นผิวเกลี้ยงเกลาที่สุดในระบบสุริยะ เป็นบริวารดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดเป็นอันดับหกในระบบสุริยะ แม้จะเป็นดวงจันทร์กาลิเลโอที่เล็กที่สุด แต่กลับมีมหาสมุทรบาดาลที่มีศักยภาพพอที่จะมีสิ่งมีชีวิตได้

ยูโรปามีเปลือกดาวหนาประมาณ 10-30 กิโลเมตร ใต้ลงไปคือมหาสมุทรที่อาจหนาถึง 100 กิโลเมตร หากเป็นเช่นนั้นจริงก็หมายความว่าดวงจันทร์ยูโรปามีน้ำมากกว่าโลกถึงสองสามเท่าเลยทีเดียว 

แบบจำลองโครงสร้างภายในของยูโรปาสองแบบ นักวิทยาศาสตร์่ส่วนใหญ่เชื่อว่าเป็นไปตามแบบล่าง ซึ่งอธิบายว่าใต้ผิวน้ำแข็งเป็นมหาสมุทรที่เป็นของเหลว มากกว่าที่จะเป็นไปตามแบบบนที่อธิบายว่าใต้พื้นผิวเป็นน้ำแข็งที่ไหลวน (จาก NASA/JPL)


ใต้พื้นผิวของยูโรปาได้รับความร้อนจากปรากฏการณ์น้ำขึ้นลง และอาจจะมีความร้อนจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีร่วมด้วย น้ำที่นี่จึงอยู่ในสถานะของเหลวได้โดยไม่ต้องพึ่งความร้อนจากแสงอาทิตย์

น้ำในมหาสมุทรบาดาลของยูโรปานอกจากจะเป็นของเหลวแล้วยังเป็นน้ำเค็มอีกด้วย ซึ่งยิ่งทำให้ดวงจันทร์ดวงนี้มีสภาพเอื้อต่อการดำรงชีวิตมากขึ้น เดิมนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเกลือในน้ำในมหาสมุทรของยูโรปาเป็นเกลือแมกนีเซียมคลอไรด์ แต่การศึกษาล่าสุดโดยนักวิทยาศาสตร์จากคาลเทค/เจพีแอล พบว่าอาจไม่ใช่แมกนีเซียมคลอไรด์ แต่เป็นโซเดียมคลอไรด์หรือเกลือแกงซึ่งเป็นเกลือชนิดเดียวกับในเกลือในน้ำทะเลของโลกนั่นเอง

ดวงจันทร์ยูโรปา ภาพซ้ายคือภาพสีปกติ ภาพขวาคือภาพเร่งสีเพื่อเน้นความแตกต่างขององค์ประกอบในพื้นที่ต่าง ๆ สีขาวและสีน้ำเงินคือบริเวณที่เป็นน้ำแข็ง พื้นที่สีน้ำตาลแดงคือเกลือไฮเดรต พื้นที่สีเหลืองซึ่งพบตั้งแต่ปี 2540 โดยยานกาลิเลโอ ไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าคือสารอะไร การศึกษาเมื่อไม่นานมานี้พบว่าเป็นเกลือแกงที่ซึมจากมหาสมุทรบาดาลขึ้นมา (จาก NASA/JPL/University of Arizona)


ยูโรปามีพื้นผิวที่อายุน้อยในทางธรณีวิทยา ดังนั้นสิ่งที่ปรากฏอยู่บนพื้นผิวน้ำแข็งของยูโรปาก็น่าจะมาจากมหาสมุทรเบื้องล่าง โดยผ่านทางรอยแตกของพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็ง

ซาแมนทรา ทรัมโบ, ไมเคิล บราวน์ และ เควิน แฮนด์ ได้ใช้หอดูดาวเคกศึกษาสเปกตรัมของยูโรปาพบว่า เกลือบนยูโรปานั้นไม่ใช่แมกนีเซียมซัลเฟต เนื่องจากไม่พบเส้นดูดกลืนของแมกนีเซียมซัลเฟตในสเปกตรัมที่วัดได้จากยูโรปาเลย ถ้าเป็นแมกนีเซียมซัลเฟตจริงจะต้องปรากฏเส้นดังกล่าวเนื่องจากเกลือชนิดนี้มีเส้นสเปกตรัมโดดเด่นสังเกตง่าย จึงเริ่มมองไปว่าอาจเป็นเกลือโซเดียมคลอไรด์ก็ได้ แต่ปัญหาคือ จะพิสูจน์ได้อย่างไร  เพราะโซเดียมคลอไรด์ไม่ส่องแสงใด ๆ ในย่านอินฟราเรด

เควิน แฮนด์ จากเจพีแอล ผู้ช่วยวิจัยในคณะนี้พบว่า เมื่อเกลือผ่านการอาบรังสีแล้ว จะเผยโฉมของตัวเองออกมาในย่านแสงขาวโดยการเปลี่ยนสีเป็นสีเหลือง ซึ่งก็ตรงกับสีที่พบในพื้นที่บนพื้นผิวของยูโรปาที่หนึ่งที่มีชื่อว่า บริเวณทารา (Tara Ragio)

"แต่นักดาราศาสตร์ไม่มีข้อมูลทางสเปกตรัมแสงขาวของยูโรปาที่มีความละเอียดพอจะแยกแยะและพิสูจน์ว่าเป็นเกลือจริงหรือไม่ ยานกาลิเลโอที่เคยไปสำรวจระยะใกล้ก็ไม่มีสเปกโทรมิเตอร์แสงขาว มีเพียงสเปกโทรมิเตอร์อินฟราเรดใกล้เท่านั้น" ซาแมนทรา ทรัมโบ หัวหน้าผู้เขียนรายงานการวิจัยฉบับนี้อธิบาย

สภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ยูโรปา ถ่ายโดยยานกาลิเลโอ แนวเส้นสีคล้ำเชื่อว่าเกิดจากการที่เปลือกดวงจันทร์ที่เป็นน้ำแข็งมีการเคลื่อนที่ เมื่อเกิดรอยแตก น้ำเค็มจากมหาสมุทรเบื้องล่างก็ซึมผ่านรอยแตกขึ้นมา  (จาก Image: NASA/JPL-Caltech)


นักวิจัยคณะนี้จึงต้องหันไปพึ่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งก็ไม่ทำให้ผิดหวัง ข้อมูลจากฮับเบิลแสดงชัดเจนว่าสเปกตรัมมีเส้นดูดกลืนตรงกับสเปกตรัมของโซเดียมคลอไรด์ที่ผ่านการอาบรังสีพอดี เป็นหลักฐานที่สนับสนุนว่าบนยูโรปามีเกลือโซเดียมคลอไรด์ ซึ่งเป็นไปได้ว่ามีที่มาจากมหาสมุทรเบื้องล่าง 

"เรามีกล้องฮับเบิลมายี่สิบกว่าปีแล้ว แต่ไม่ยักมีใครเอามันไปส่องยูโรปาเพื่อพิสูจน์เรื่องนี้เลย" บราวน์กล่าว

มหาสมุทรบาดาลของยูโรปาเป็นเป้าหมายอันดีเยี่ยมในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก แต่เราจะไปสำรวจที่นั่นได้อย่างไร หนึ่งในข้อเสนอที่อาจเป็นไปได้คือการใช้สิ่งที่เรียกว่า “ทันเนลบอต” ซึ่งเป็นยานที่จะเจาะพื้นผิวน้ำแข็งโดยใช้ความร้อนจากพลังงานนิวเคลียร์ (จาก Alexander Pawlusik, LERCIP Internship Program NASA Glenn Research Center))