xs
xsm
sm
md
lg

Enceladus : ดวงจันทร์เย็นที่มีน้ำพุร้อน

เผยแพร่:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน

ผิวดวงจันทร์ Enceladus ของดาวเสาร์
Enceladus เป็นดวงจันทร์บริวารดวงหนึ่งใน 61 ดวงที่ดาวเสาร์มี William Herschel คือบุคคลที่ได้เห็นดวงจันทร์ดวงนี้เป็นคนแรกเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2332 (ตรงกับรัชสมัยพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช) จึงเรียก Enceladus ตามชื่อของยักษ์ในเทพนิยายกรีก เพราะคนกรีกเรียกดาวเสาร์ว่า Cronus ซึ่งเป็นหัวหน้ายักษ์

เมื่อ 28 ปีก่อนที่ยานอวกาศ Voyager I ซึ่งได้โคจรผ่าน Enceladus ที่ระยะใกล้ 90,000 กิโลเมตร และยานอวกาศ Cassini ซึ่งได้โคจรผ่านที่ระยะใกล้ 175 กิโลเมตร เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 ข้อมูลที่ได้จากยานสำรวจทั้งสองแสดงว่า Enceladus มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 513 กิโลเมตร มันจึงมีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 6 ในบรรดาดวงจันทร์บริวารทั้งหมดของดาวเสาร์ ข้อมูลยังแสดงอีกว่า Enceladus โคจรห่างจากดาวเสาร์โดยเฉลี่ยเป็นระยะทาง 238,037 กิโลเมตร โดยอยู่ระหว่างดวงจันทร์บริวารที่ชื่อ Mimas กับ Tethys รายงานยังแสดงอีกว่าดาวมีมวล 1.1x 1023 กิโลกรัม หมุนรอบตัวเองทุก 32.9 ชั่วโมง และรอบดาวเสาร์ทุก 1.37 วัน ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง มีค่าประมาณ 1.2% ของโลก

แต่สิ่งที่น่าสนใจมากที่สุด คือ ดวงจันทร์ดวงนี้มีบ่อน้ำพุนับ 10 บ่อ ปากปล่องมีพื้นที่ 0.6 ตารางกิโลเมตร ที่บริเวณขั้วใต้ของดาว ซึ่งสามารถพ่นกระแสน้ำให้สูงจากผิวดาวได้ถึง 100 กิโลเมตร ดาวดวงนี้จึงเป็นดาวที่ยังมีชีวิต เพราะผิวดาวมีการเปลี่ยนแปลง ในขณะที่ผิวดาวอื่นๆ ที่ตายไปแล้ว จะเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตที่คงสภาพถาวร

ดังนั้น Enceladus จึงนับเป็นดาวดวงที่ 4 ของสุริยจักรวาลที่มีชีวิต นอกเหนือจากโลก ดวงจันทร์ชื่อ Io ของดาวพฤหัสบดี และดวงจันทร์ชื่อ Triton ของดาว Neptune หรือถ้าพิจารณาประเด็นขนาด Enceladus ก็นับว่าเล็กเป็นพิเศษ เพราะโลก, Io, และ Triton มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 12,000 กับ 3,640 และ 2,700 กิโลเมตร ซึ่งล้วนมีขนาดใหญ่กว่า Enceladus ทั้งสิ้น

ในปี 2548 ที่ยานอวกาศ Cassini โคจรผ่าน Enceladus นั้น อุปกรณ์วิทยาศาสตร์บนยาน ได้รายงานการตรวจพบแก๊สไนโตรเจน methane ฯลฯ ที่ไม่ละลายน้ำ แต่อยู่ในสารประกอบ clathrate ซึ่งเมื่อได้รับความร้อนก็จะแยกตัวเป็นน้ำและแก๊ส ข้อมูลอุณหภูมิของดาวที่ Cassini รายงานแสดงว่า อุณหภูมิที่ผิวมีค่าโดยเฉลี่ยเท่ากับ -200 องศาเซลเซียส แต่ที่ขั้วใต้มีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -128 กับ -188 องศาเซลเซียส สำหรับน้ำพุที่ถูกพ่นออกไปนั้น ยาน Cassini วัดได้ว่าพุ่งออกไปในอัตรา 200 กิโลกรัม/วินาที แต่เพราะอุณหภูมิภายนอกดวงจันทร์เย็นจัด น้ำจึงกลายเป็นน้ำแข็ง แล้วตกลงมาเป็นหิมะปกคลุมผิวดาว ผิวดาวจึงมีสีขาวซีด และอนุภาคน้ำแข็งได้กลบร่องรอยต่างๆ ที่เกิดจากการถูกอุกกาบาตชน ดังนั้นผิวของ Enceladus จึงดูราบเรียบยิ่งกว่าผิวของดวงจันทร์อื่นๆ ของดาวเสาร์

การพบน้ำพุบนดาวที่เย็นมาก เช่น Enceladus นี้ได้ทำให้เกิดปริศนาสงสัยและคำถามมากมาย เช่น น้ำพุมาจากไหน พลังอะไรขับน้ำใต้ผิวดาวให้พุ่งออกมา และถ้าใต้ดาวมีน้ำจริง เราจะพบสิ่งมีชีวิตบนดาว Enceladus หรือไม่ ฯลฯ

ในการตอบคำถามเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมติฐานหลายประการ เช่น ใต้ผิวดาวอาจมีสารกัมมันตรังสี เช่น uranium, thorium หรือ potassium -40 ซึ่งเวลาสลายตัว จะปล่อยพลังงานความร้อนออกมาทำให้น้ำแข็งใต้ดาวหลอมตัวเป็นน้ำ แต่สาเหตุนี้ไม่สามารถทำให้อุณหภูมิของ Enceladus สูงได้อย่างที่เห็น สาเหตุต่อไปมาจากพลังงานโน้มถ่วงที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างดาวเสาร์กับ Enceladus เพราะด้านของดวงจันทร์ Enceladus ที่หันเข้าหาดาวเสาร์จะถูกแรงโน้มถ่วงดึงดูดมากกว่าด้านที่อยู่ตรงข้าม แรงดึงดูดแบบโน้มถ่วงที่แตกต่างกันนี้จึงทำให้เนื้อดาวยืดออกและหดเข้า การยืดหดมีผลทำให้เกิดพลังงานยืดหยุ่นที่สามารถแปลงเป็นพลังงานความร้อนได้ และนี่ก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ใช้อธิบายการที่ดาวมีอุณหภูมิสูง

แต่อีกสาเหตุหนึ่งที่นับว่าสำคัญมากคือใต้ผิวของดวงจันทร์ดวงนี้มีทะเลซึ่งมีน้ำแข็งลอยอยู่และเวลาน้ำแข็งเคลื่อนที่เพราะถูกแรงโน้มถ่วงกระทำ การเสียดสีระหว่างน้ำแข็งกับน้ำทำให้เกิดความร้อนที่สามารถละลายน้ำแข็งให้เป็นน้ำพุพุ่งออกมาได้

เมื่อเดือนมีนาคม พ.ศ. 2551 ยาน Cassini ได้โคจรผ่าน Enceladus ที่ระยะใกล้เข้าไปอีกคือ 50 กิโลเมตร ข้อมูลการสำรวจแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์ดวงนี้มีความหนาแน่นสูงกว่าดวงจันทร์อื่น ๆ ของดาวเสาร์ และมีแกนกลางที่เป็นหิน อุปกรณ์บน Cassini ได้ถ่ายภาพน้ำพุที่ระยะใกล้ เพื่อวัดปริมาณอนุภาคน้ำแข็งที่ถูกพ่นออกมา และในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 25 มิถุนายน ปี 2552 นี้ F. Postberg แห่งมหาวิทยาลัย Heidelberg ในเยอรมนีกับคณะได้รายงานว่า เพราะข้อมูลที่ได้จากยาน Cassini และจากกล้องโทรทรรศน์บนโลกแสดงว่ามีธาตุ Sodium ในน้ำพุที่ร้อน 200 องศาเซลเซียส นั่นแสดงว่าแกนกลางของ Enceladus มีแร่ silicate ซึ่งจะสลายให้ sodium

ในทำนองเดียวกัน เหตุการณ์ที่เกิดบนโลก และ sodium ที่เกิดขึ้นนี้สามารถตรวจจับได้ว่ามีอยู่ในสะเก็ดน้ำแข็ง การวัดปริมาณเกลือ NaCl และ Na2CO3 แสดงให้เห็นว่า น้ำบน Enceladus มีเกลือเหล่านี้ประมาณ 1.5% ดังนั้นน้ำพุที่เห็นจึงมีทั้งน้ำและเกลือ

นอกจากนี้ Cassini ก็ยังรายงานการเห็นแก๊สอินทรีย์ methane, propane, acetylene คาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำที่พ่นออกมาด้วย

เมื่อมีน้ำบนดาว คำถามที่น่าสนใจต่อไปคือ บน Enceladus มีสิ่งมีชีวิตหรือไม่ เพราะ Enceladus มีทั้งความร้อน น้ำและสารไฮโดรคาร์บอน ข้อแตกต่างหนึ่งระหว่าง Enceladus กับดวงจันทร์ชื่อ Europa ของดาวพฤหัสบดีคือ ในกรณีของ Europa นั้น ทะเลฝังอยู่ลึกใต้น้ำแข็ง 4 กิโลเมตร แต่น้ำแข็งที่ปกคลุมทะเลบน Enceladus มีความหนาเพียง 20 เมตรเท่านั้นเอง

ในกลางปี 2553 นี้ ยาน Cassini จะโคจรผ่านใกล้ Enceladus อีกที่ระยะใกล้ 25 กิโลเมตร และจะผ่านอีก 12 ครั้งใน 5 ปีข้างหน้า ดังนั้นนักดาราศาสตร์ที่สนใจดาวดวงนี้จึงตั้งหน้าตั้งตาคอยข้อมูลจาก Enceladus อย่างใจจดใจจ่อพอๆ กับ Titan

สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.
Enceladus (ดวงเล็ก) กับ Titan (ดวงใหญ่)
ภาพวาดแสดงกระแสน้ำ และเกล็ดน้ำแข็งที่พุ่งออกจากบริเวณขั้วใต้ของ Enceladus
กำลังโหลดความคิดเห็น