สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดาวพลูโตกับดวงจันทร์ไดโอนีก็มีมหาสมุทร

21 ต.ค. 2559
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
พื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกปกคลุมด้วยน้ำ คือมหาสมุทรอันกว้างใหญ่ โลกของเราจึงได้ชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์แห่งน้ำ  

วัตถุดวงอื่นในระบบสุริยะ เช่น ดวงจันทร์เอนเซลาดัสกับดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ ดวงจันทร์ยูโรปา ดวงจันทร์แกนีมีด และดวงจันทร์คัลลิสโตของดาวพฤหัสบดี ก็มีมหาสมุทรด้วยเหมือนกัน แต่มหาสมุทรที่นั่นต่างจากของโลก เพราะเป็นมหาสมุทรใต้พื้นดิน นั่นคือไม่มีน้ำบนพื้นผิว แต่อยู่ลึกลงไปใต้พื้นดิน เปลือกดาวทั้งหมดลอยอยู่บนชั้นของน้ำที่คั่นระหว่างเปลือกดาวกับแก่นดาว

ล่าสุด นักดาราศาสตร์พบว่ามีวัตถุในระบบสุริยะอีกสองดวงก็มีมหาสมุทรใต้พื้นดินอยู่ด้วย

ดวงแรกคือ ดาวพลูโต นักดาราศาสตร์พบว่าใต้พื้นผิวของพลูโตอาจมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวที่หนาถึง 100 กิโลเมตร และยังเค็มปี๋เทียบเท่ากับน้ำในทะเลเดดซีบนโลก 

นักวิทยาศาสตร์คณะหนึ่งนำโดย แบรนดอน จอห์นสัน จากมหาวิทยาลัยบราวน์ ได้ศึกษาดาวพลูโตโดยเน้นไปที่พื้นที่รูปหัวใจอันโด่งดังที่มีชื่อว่า ที่ราบสปุตนิก 

สำหรับคนทั่วไป "หัวใจพลูโต" อาจเป็นภาพชวนหลงใหล อาจพาให้อมยิ้มได้ทุกครั้งที่มองภาพดาวเคราะห์แคระดวงนี้ แต่สำหรับนักดาราศาสตร์ โดยเฉพาะ อลัน สเติร์น หัวหน้าผู้สอบสวนโครงการนิวเฮอไรซอนส์ มองว่าพื้นที่นี้เป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่สำคัญที่สุดครั้งหนึ่งในรอบกว่าครึ่งศตวรรษ 

ภาพถ่ายจากยานนิวเฮอไรซอนส์ที่ส่งกลับมา แสดงว่าพื้นที่นี้มีกิจกรรมทางธรณีวิทยาที่ยังคงดำเนินอยู่ น้ำแข็งที่นี่มีการหมุนเวียนเปลี่ยนไปตลอดเวลาแม้ในปัจจุบัน พื้นที่นี้เป็นแอ่งกว้าง 900 กิโลเมตร ซีกตะวันตกของแอ่งดูเหมือนกับเกิดขึ้นจากการพุ่งชนจากวัตถุที่มีขนาดไม่ต่ำกว่า 200 กิโลเมตร

ทั้งดาวพลูโตและคารอนต่างถูกแรงน้ำขึ้นลงตรึงให้หันหน้าด้านเดียวเข้าหากันตลอดเวลา ที่ราบสปุตนิกก็อยู่ในตำแหน่งที่ชี้ตรงไปยังคารอนพอดี นั่นไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่เป็นสิ่งบ่งชี้ว่าแอ่งนั้นเป็นบริเวณที่มีมวลหนาแน่นกว่าบริเวณเปลือกดาวส่วนอื่น เพราะเมื่อความโน้มถ่วงของคารอนดึงดูดพลูโต บริเวณที่มีมวลหนาแน่นมากกว่าย่อมถูกแรงดึงดูดมากกว่าด้วย ซึ่งในที่นี้คือที่ราบสปุตนิก แรงดึงดูดจากคารอนได้พลิกให้ดาวพลูโตหันจนที่ราบสปุตนิกชี้ตรงไปยังแนวเชื่อมพลูโต-คารอนพอดี

หัวใจพลูโตไม่ใช่แอ่งที่ว่างเปล่า แต่ถูกถมด้วยวัสดุอื่นจนเต็ม ส่วนหนึ่งนั้นคือไนโตรเจนแข็ง แต่ก็ไม่มากพอที่จะทำให้บริเวณนี้มีมวลหนาแน่นกว่าส่วนอื่นได้ นั่นหมายความว่าจะต้องมีวัสดุอื่นมาเติมแอ่งนี้ ซึ่งจอห์นสันกล่าวว่า ของเหลวที่มาเติมนั้นอาจเป็นของเหลวที่อยู่ใต้พื้นผิว

คณะของจอห์นสันได้สร้างแบบจำลองการชนขึ้นหลายแบบด้วยเงื่อนไขต่างกัน เพื่อดูว่าสิ่งที่เกิดตามมาคืออะไร  พบว่าแบบจำลองที่ให้ผลสอดคล้องกับข้อมูลจากการสำรวจมากที่สุดคือดาวพลูโตที่มีมหาสมุทรใต้พื้นดินที่หนากว่า 100 กิโลเมตร และมีค่าความเค็มประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ 
น้ำเค็มมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำจืด การที่มีน้ำเค็มมาถมที่แอ่งขนาดใหญ่ ย่อมทำให้แอ่งนี้มีความหนาแน่นมากกว่าพื้นที่อื่นบนพื้นผิว

นอกจากดาวพลูโตแล้ว ข้อมูลล่าสุดจากยานแคสซีนีที่กำลังสำรวจดาวเสาร์แสดงว่าดวงจันทร์ไดโอนีก็อาจมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวด้วยเหมือนกัน 

ข้อมูลด้านความโน้มถ่วงของที่ยานแคสซีนีวัดได้ระหว่างการเข้าเฉียดเมื่อไม่นานมานี้ บ่งชี้ว่าพื้นผิวของไดโอนีเป็นชั้นที่ลอยอยู่บนชั้นของมหาสมุทรใต้ดินที่อยู่ลึกลงไป 100 กิโลเมตร และชั้นมหาสมุทรนี้มีความหนาหลายสิบกิโลเมตร ใต้ชั้นของมหาสมุทรคือแก่นหินขนาดใหญ่ 

ดวงจันทร์ไดโอนีมีลักษณะคล้ายคลึงกับดวงจันทร์เอนเซลาดัสมาก ดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีลักษณะเด่นคือมีพุไอน้ำพ่นออกรอยแตกที่ขั้วใต้ ส่วนดวงจันทร์ไดโอนีไม่มี แต่เมื่อพิจารณาจากรอยแตกบนพื้นผิวแล้ว นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าในอดีตดวงจันทร์ดวงนี้อาจมีพุไอน้ำแบบเอนเซลาดัสเช่นกัน 

บนดวงจันทร์เอนเซลาดัส พื้นผิวของดวงจันทร์นี้ซึ่งลอยอยู่บนชั้นของของเหลวมีการเคลื่อนไปมา ซึ่งเป็นปรากฏการณ์เรียกว่า การแกว่ง (libration) ชั้นเปลือกยิ่งบางการส่ายก็ยิ่งมากขึ้น ยานแคสซีนีตรวจจับการส่ายบนเอนเซลาดัสได้ แต่ไม่ตรวจไม่พบบนดวงจันทร์ไดโอนี แต่นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดวงจันทร์ดวงนี้น่าจะมีการส่ายเหมือนกัน แต่น้อยเกินกว่าที่ยานแคสซีนีจะตรวจจับได้ 

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าภารกิจสำรวจอวกาศในอนาคตอาจพบดาวลักษณะเช่นนี้เพิ่มขึ้นอีก โดยเฉพาะบริวารของดาวยูเรนัสและเนปจูนที่ยังมีการสำรวจน้อยมาก
ครึ่งหนึ่งของ "หัวใจ" ของดาวพลูโตเกิดจากการพุ่งชนเมื่อนานมาแล้ว ต่อมาถูกถมจนเต็มด้วยน้ำจากมหาสมุทรที่อยู่เบื้องล่าง

ครึ่งหนึ่งของ "หัวใจ" ของดาวพลูโตเกิดจากการพุ่งชนเมื่อนานมาแล้ว ต่อมาถูกถมจนเต็มด้วยน้ำจากมหาสมุทรที่อยู่เบื้องล่าง (จาก NASA/JHUAPL/SwRI.)

ภาพระยะใกล้ของที่ราบสปุตนิก พื้นที่ส่วนใหญ่ในบริเวณนี้มีการหมุนเวียนน้ำแข็งระหว่างพื้นผิวกับเบื้องล่างจากกระบวนการที่เรียกว่าการพา

ภาพระยะใกล้ของที่ราบสปุตนิก พื้นที่ส่วนใหญ่ในบริเวณนี้มีการหมุนเวียนน้ำแข็งระหว่างพื้นผิวกับเบื้องล่างจากกระบวนการที่เรียกว่าการพา (จาก NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.)

พื้นผิวของดวงจันทร์ไดโอนี ถ่ายโดยยานแคสซีนีเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน 2558 เส้นที่ชี้ออกจากขอบดวงทางซ้ายบนคือส่วนหนึ่งของวงแหวนดาวเสาร์ที่อยู่เบื้องหลัง

พื้นผิวของดวงจันทร์ไดโอนี ถ่ายโดยยานแคสซีนีเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน 2558 เส้นที่ชี้ออกจากขอบดวงทางซ้ายบนคือส่วนหนึ่งของวงแหวนดาวเสาร์ที่อยู่เบื้องหลัง (จาก NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.)