วงแหวนของดาวเสาร์ (จบ)

ข้อมูลพื้นฐานของดาวเสาร์และดวงจันทร์บริวาร ก่อนที่ยาน Cassini จะเดินทางถึงแสดงให้เห็นว่าดาวเสาร์ที่ใหญ่เป็นที่สองในระบบสุริยะรองจากดาวพฤหัสบดี มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 119,300 กิโลเมตร และหนักประมาณ 95 เท่าของโลก เนื้อดาวประกอบด้วยแก๊สไฮโดรเจน และแอมโมเนีย เป็นส่วนใหญ่และมีแกนกลางเป็นหิน ถึงความร้อนที่เกิดในบริเวณแกนกลางจะน้อยกว่าของดาวพฤหัสบดี แต่พายุบนดาวเสาร์ก็พัดรุนแรงกว่า ดาวดวงนี้มีดวงจันทร์บริวารใหญ่ที่สุดชื่อ Titan ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่มีบรรยากาศเหมือนโลกยุคดึกดำบรรพ์ โดยผิวดาวมีทะเลสาบ ethane ที่มิใช่น้ำ สำหรับดวงจันทร์บริวารนั้น Christian Huygens คือ บุคคลแรกที่เห็น Titan ส่วน Jean Dominique Cassini ก็ได้เห็นดวงจันทร์ชื่อ Mimas, Tethys, Dione และ Rhea ซึ่งทั้งหมดเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด 5 ดวงของดาวเสาร์

ส่วนสำหรับคำถามที่ว่า วงแหวนมากจากไหน และเกิดขึ้นเมื่อใดนั้น นักดาราศาสตร์ทฤษฎีได้ใช้แบบจำลองบนคอมพิวเตอร์ แสดงให้เห็นว่า วงแหวนถือกำเนิดเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อนนี้เอง และทฤษฎีที่ใช้อธิบาย คือ วงแหวนเกิดจากการที่ดวงจันทร์ต่างๆ ของดาวเสาร์ถูกดาวหางพุ่งชนจนแตกกระจาย และแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ได้ขัดขวางไม่ให้เศษ และสะเก็ดดาวมาเกาะรวมกันได้อีก หรือได้มีดาวที่ประกอบด้วยน้ำแข็ง ซึ่งอยู่ที่บริเวณขอบนอกของระบบสุริยะ ได้โคจรเข้าใกล้ดาวเสาร์ และถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ทำลายจนแตกกระจาย

ดังนั้น ในการตอบคำถามนี้ นักดาราศาสตร์จึงต้องรู้องค์ประกอบของวงแหวน ว่ามีธาตุ carbon สารประกอบ ammonia, silicate และสารต่างๆ มากเพียงใด ซึ่งสามารถจะรู้ได้เวลายานสำรวจโคจรผ่านวงแหวนที่ประกอบด้วยอนุภาคต่างๆ กว่า 3,000 ล้านชิ้น และมีขนาดต่างๆ กัน ตั้งแต่เล็กขนาดฝุ่น จนถึงใหญ่ขนาดภูเขา โดยแต่ละชิ้นส่วนมีวงโคจรอิสระรอบดาวเสาร์

สำหรับความหนาของวงแหวนนั้น ยานรายงานว่าหนาประมาณ 30 เมตร และจำนวนวงแหวนมีมากกว่า 1,000 วง โดยวงแหวนวงนอกสุดจะสว่างที่สุด ชื่อวง A ถัดเข้าไป คือวงแหวน B และมีช่องว่าง Cassini คั่นกลาง ลึกภายในมีวงแหวน C เมื่อครั้งที่ ยาน Voyager เดินทางผ่านดาวเสาร์ ยานได้ถ่ายภาพดวงจันทร์ของดาวเสาร์ไว้หลายดวง เช่น Hyperion, Pan, Daphnis, Keeler ฯลฯ ซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 0.5-1.5 กิโลเมตร และประมาณว่ามีฝุ่นขนาด 50-150 เมตร ราว 10,000 ชิ้น ส่วน ฝุ่นที่มีขนาด 5-15 เมตรนั้นมีประมาณ 100 ล้านชิ้น

เมื่อ Cassini เดินทางถึงดาวเสาร์ ยานได้สำรวจพบว่าภายในช่องว่างต่างๆ ระหว่างวงแหวนมักมีดวงจันทร์ขนาดเล็กอยู่ และเวลาดวงจันทร์โคจรผ่านใกล้ขอบของวงแหวน แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่ทำต่อฝุ่น จะทำให้เกิดคลื่นความหนาแน่น (density wave) ที่ทำให้ฝุ่นกระจัดกระจาย เหมือนเวลาเรือลอยผ่านไปในน้ำ Cassini ยังได้รายงานว่า วงแหวนต่างๆ ของดาวเสาร์มิได้มีลักษณะกลมดิกแต่บิดเบี้ยว บางวงมีลักษณะเป็นวงกลมอย่างสมบูรณ์ แต่บางวงก็ขาดเป็นท่อนๆ

เมื่อวันที่ 15 กันยายน ปีกลายนี้ยาน Cassini ได้รายงานการเห็นวงแหวนใหม่อีก 2 วง วงหนึ่งมีขนาดกว้าง 5,000 กิโลเมตร อยู่ที่ตำแหน่งของดวงจันทร์ Janus และ Epimetheus ส่วนอีกวงหนึ่งมีขนาดกว้างประมาณ 2,000 กิโลเมตร อยู่ใกล้วงโคจรของดวงจันร์ Pallene

ในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 22 ตุลาคม ปีกลายนี้ A.Verbiscer และคณะได้รายงานการพบวงแหวนใหม่ ด้วยกล้องโทรทรรศน์ Spitzer Space Telescope วงแหวนนี้มีรัศมี 25 ล้านกิโลเมตร และอยู่ไกลจากดาวเสาร์ประมาณ 200 เท่า ของรัศมีดาว จึงอยู่ใกล้วงโคจรของดวงจันทร์ Phoebe และ Iapetus ลักษณะพิเศษของวงแหวนใหม่นี้ คือเม็ดฝุ่นและก้อนหินในวง ต่างโคจรไปในทิศตรงข้ามกับหินและฝุ่นในวงแหวนอื่นๆ อีกทั้งเอียงทำมุมประมาณ 27 องศากับระนาบของวงแหวนอื่นๆ ด้วย

ข่าวการพบวงแหวนใหม่นี้ได้ทำให้ นักดาราศาสตร์ พยายามหาวงแหวนใหม่รอบดาวพฤหัสบดี โดยเฉพาะในบริเวณใกล้ดวงจันทร์ Himalia และ Callisto ของดาวพฤหัสบดี ซึ่งถ้าไม่พบวงแหวนเลย นั่นแสดงว่า วงแหวนของดาวเสาร์ไม่เหมือนวงแหวนของดาวอื่นใด

สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.