“จูโน” เผย “ดาวพฤหัสบดี” ในมุมมองที่คาดไม่ถึง

ภาพถ่ายจากยาน “จูโน” ของนาซาได้เผยข้อมูลใหม่ที่ทำให้เราต้องมอง “ดาวพฤหัสบดี” ในมุมใหม่ ทั้งในแง่ดาวก๊าซยักษ์ที่มีพายุหมุนรุนแรงขนาดใหญ่ และยังมีแรงโน้มถ่วงสูงกว่าที่เราคาดคิดไว้มาก

ยานอวกาศจูโน (Juno) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) ที่มีเป้าหมายศึกษาดาวพฤหัสบดี (Jupiter) ดาวเคราะห์ยักษ์ของระบบสุริยะ ได้ให้ข้อมูลที่นำไปสู่ผลงานทางวิชาการซึ่งเผยมุมมองใหม่ๆ เกี่ยวกับดาวเคราะห์ก๊าซดวงนี้

จูโนออกเดินทางจากโลกเมื่อปี 2011 และไปถึงดาวพฤหัสบดีเมื่อ 27 ส.ค.2016 และเข้าสู่วงโคจรของดาวพฤหัฯ เมื่อ 4 ก.ค.ของปีเดียวกัน โดยการสำรวจครั้งนั้นขณะที่ยานบินอยู่ห่างจากเมฆชั้นบนที่หมุนวน 4,200 กิโลเมตร ได้ให้ข้อมูลสำหรับรายงานทางวิชาการ 2 ฉบับที่เพิ่งเผยแพร่ทางวารสารไซน์ (Science) และรายงานอีก44 ฉบับในวารสารจีโอฟิสิคัลรีเสิร์ชเลตเตอร์ส (Geophysical Research Letters)

ทางด้านนาซาก็เพิ่งแถลงนิยามของดาวพฤหัสบดีว่าเป็น “โลกพายุหมุนอันใหญ่ยักษ์ที่ซับซ้อน” ซึ่งแตกต่างไปจากความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์ก่อนหน้าอย่างลิบลับ โดยผลทางวิทยาศาสตร์ในเบื้องต้นนั้น ดาวพฤหัสมีพายุหมุนใหญ่เท่าโลกที่มีระบบลึกลงไปถึงใจกลางของดาวเคราะห์ และยังมีก้อนสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่อาจจะเกิดบริเวณใกล้ๆ พื้นผิวของดาวเคราะห์

ไดแอน บราวน์ (Diane Brown) หัวหน้าโครงการจูโนประจำสำนักงานใหญ่ของนาซาในวอชิงตันกล่าวว่า ทางทีมรู้สึกตื่นเต้นที่ได้แบ่งปันการค้นพบในเบื้องต้นนี้ ที่ช่วยให้เราเข้าใจดีขึ้นว่า อะไรทำให้ดาวพฤหัสบดีนั้นน่าหลงใหล ซึ่งการเดินทางไปดาวพฤหัสบดีนั้นเป็นเวลาที่ยาวนาน แต่ผลการศึกษาเบื้องต้นนี้ได้แสดงให้เห็นความคุ้มค่าของการเดินทาง

ขณะที่ สก็อต โบลตัน (Scott Bolton) หัวหน้าทีมสังเกตการณ์ของยานจูโนจากสถาบันวิจัยเซาท์เวสต์รีเสิร์ช (Southwest Research Institute) ในซานอันโตนิโอ กล่าวว่า มีข้อมูลจำนวนมากที่ทำให้เราคาดไม่ถึง และทำให้เราจะต้องถอยกลับมาคิดถึงภาพใหม่ของดาวพฤหัสบดี

ท่ามกลางการค้นพบที่ท้าทายสันนิษฐานต่างๆ นั้น มีข้อมูลที่ได้จากกล้องจูโนแคม (JunoCam) บนยานจูโน ที่เผยให้เห็นขั้วทั้งสองของดาวพฤหัสบดี ปกคลุมไปด้วยพายุหมุนขนาดเท่าโลก และอยู่เป็นกลุ่มก้อนและเบียดกันไปมา ซึ่งโบลตันกล่าวว่า พวกเขาสงสัยว่าพายุเหล่านั้นก่อตัวขึ้นได้อย่างไร โครงสร้างมีความถาวรแค่ไหน แล้วทำไมขั้วเหนือจึงไม่เหมือนขั้วใต้ของดาวพฤหัสบดี

“เราตั้งคำถามว่านี่อาจจะเป็นระบบพลวัต และเราเพิ่งได้เห็นแค่ระยะแรก แล้วอีกปีถัดไปเราอาจจะได้เห็นพายุหมุนนี้หายไป หรืออาจจะยังเห็นโครงสร้างพายุนี้คงอยู่ และยังมีคำถามว่าพายุหมุนเหล่านี้หมุนวนรอบกันหรือไม่” โบลตันเผยถึงสิ่งที่สงสัย

อีกเรื่องที่สร้างความประหลาดใจให้แก่ทีมนักวิทยาศาสตร์คือข้อมูลจากอุปกรณ์วัดรังสีไมโครเวฟเอ็มดับเบิลยูอาร์ (Microwave Radiometer: MWR) ซึ่งเก็บตัวอย่างรังสีไมโครเวฟความร้อนจากชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี ตั้งแต่ชั้นบนสุดของเมฆแอมโมเนียลงไปถึงชั้นบรรยากาศด้านล่าง

นอกจากนี้ยังพบว่ายิ่งใกล้เส้นศูนย์สูตรยิ่งพบเมฆแอมโมเนียและมีความเข้มข้นเพิ่มมากขึ้น ซึ่งเมฆแอมโมเนียเหล่านี้จะแทรกซึมลงสู่บรรยากาศชั้นล่าง โดยภาพจากกล้องเอ็มดับเบิลยูเผยให้เห็นว่าแพร่ลึกลงไปหลายร้อยกิโลเมตร ขณะที่ละติจูดอื่นๆ นั้นพบว่าเมฆแอมโมเนียเหล่านี้จะรวมเข้ากับโครงสร้างอื่นแทนที่แทรกซึมสู่ด้านล่าง

อีกภารกิจของยานจูโนคือการวัดสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี แม้ว่าจะทราบอยู่แล้วว่าดาวพฤหัสบดีนั้นมีความสนามแม่เหล็กเข้มที่สุดในระบบสุริยะ แต่จากการวัดใช้อุปกรณ์วัดสนามแม่เหล็กแม็ก (magnetometer investigation: MAG) บนยานจูโนพบว่า ดาวพฤหัสบดีมีสนามแม่เหล็กเกินกว่า 7.766 เกาส์ (Gauss) หรือประมาณ 10 เท่าของสนามแม่เหล็กแรงที่สุดที่วัดได้บนโลก

“จูโนทำให้เราได้เห็นสนามแม่เหล็กใกล้ๆ ดาวพฤหัสบดีอย่างที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน” ความเห็นจาก แจ็ค คอนเนอร์นีย์ (Jack Connerney) ผู้ช่วยหัวหน้าทีมสังเกตการณ์ของยานจูโน และหัวหน้าภารกิจสังเกตการณ์สนามแม่เหล็กประจำศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ในกรีนเบลต์ แมรีแลนด์

คอนเนอร์นีย์บอกว่า เราได้เห็นสนามแม่เหล็กที่เป็นกลุ่มก้อน คือเข้มในบางส่วนและอ่อนในบางส่วน ซึ่งบ่งบอกว่าสนามแม่เหล็กเหล่านี้เกิดจากกิจกรรมที่พลุ่มพล่านใกล้ๆ พื้นผิวดาวเคราะห์เหนือชั้นโลหะไฮโดรเจน ซึ่งทุกๆ ครั้งที่ยานจูโนบินเฉียดดาวพฤหัสฯ เราจะประเมินกิจกรรมอันพลุ่งพล่านของดาวพฤหัสฯ นั้นมีลักษณะอย่างไรได้ในระยะใกล้ๆ

สำหรับยานจูโนนั้นได้รับการออกแบบให้เพื่อศึกษาสนามแม่เหล็กที่ขั้วของดาวพฤหัสฯ และต้นกำเนิดของแสงออโรราอันเจิดจ้าของดาวพฤหัสฯ ซึ่งแสงออโรราเกิดจากอนุภาคที่รับเอาพลังงานแล้วพุ่งใส่โมเลกุลของบรรยากาศ และจากการสังเกตเบื้องต้นของยานจูโนบ่งบอกว่า กระบวนการเกิดออโรราบนดาวพฤหัสฯ นั้นแตกต่างจากบนโลก

ยานจูโนอยู่ในวงโคจรรอบขั้วดาวพฤหัสฯ และการโคจรแต่ละครั้งค่อนข้างห่างจากดาวก๊าซยักษ์ แต่ทุกๆ 53 วันยานอวกาศลำนี้จะบินผ่านใกล้ดาวพฤหัสฯ จากขั้วเหนือของดาวเคราะห์ ซึ่งยานจะบินจากขั้วเหนือลงไปอีกขั้วใต้ภายใน 2 ชั่วโมง และระหว่างบินผ่านนั้นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์บนยานอวกาศจูโน 8 เครื่องจะเก็บรวบรวมข้อมูล พร้อมๆ กับ “จูโนแคม” (JunoCam) กล้องบริการสาธารณะที่จะบันทึกภาพไว้ ส่วนข้อมูลที่ได้จากการบินผ่านใกล้ 6 เมกะไบต์นั้นจะใช้เวลาในการดาวน์โหลดกลับมาโลก 1.5 วัน

“ถ้าจะมีใครสักคนอาสาลงไปที่เบื้องล่างสุดของสิ่งที่กำลังเป็นไป ซึ่งอยู่ใต้เมฆสีส้มขนาดยักษ์ที่กำลังหมุนวน ใครนั้นต้องเป็นยานจูโนและอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ของเธอ” โบลตันกล่าว และบอกด้วยว่า ยานจูโนจะบินผ่านใกล้ดาวพฤหัสฯ ครั้งต่อไปในวันที่ 11 ก.ค. โดยจะบินผ่าน “จุดแดงใหญ่” (Great Red Spot) ซึ่งเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่โดดเด่นที่สุดในระบบสุริยะ และแม้แต่เด็กนักเรียนก็ยังรู้จักโครงสร้างนี้ของดาวพฤหัสฯ

สำหรับหน่วยงานที่บริหารจัดการภารกิจยานจูโนให้นาซาคือห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดัน (Jet Propulsion Laboratory) ในพาสาเดนา แคลิฟอร์เนีย โดยภารกิจยานจูโนเป็นส่วนหนึ่งของโครงการนิวฟรอนเทียร์ส (New Frontiers Program) ของศูนย์การบินอวกาศมาร์แชล (Marshall Space Flight Center) ในฮันท์วิลล์ อลาบามา ที่ดำเนินโครงการแก่ศูนย์อำนวยการภารกิจวิทยาศาสตร์ของนาซา ขณะที่ศูนย์ระบบอวกาศล็อคฮีดมาร์ตินในเดนเวอร์เป็นหน่วยงานที่สร้างยานอวกาศ