เมื่อวันที่ 17 กรกฎาคมที่ผ่านมานี้ สมาคม International Astronomical Union (IAU) ได้รายงานการพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเพิ่มอีก 12 ดวง ทำให้ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวารทั้งสิ้น 79 ดวง
โดยดวงจันทร์เหล่านี้มีขนาดเล็กใหญ่ต่างๆ กัน เช่น มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวตั้งแต่ 3 กิโลเมตร จนถึง 5,900 กิโลเมตร แต่นักดาราศาสตร์ก็ยังมิได้กำหนดให้ดวงจันทร์ที่เล็กขนาดนี้เป็นดวงจันทร์แคระ (dwarf moon) เหมือนกับกรณีดาวเคราะห์แคระ แต่ให้เรียกรวมๆ ว่า ดวงจันทร์ ตราบเท่าที่มันโคจรรอบดาวเคราะห์ ผลการค้นพบแสดงให้เห็นว่า ดวงจันทร์ชื่อ Valetudo มีขนาดเล็กที่สุด แต่ยังไม่มีใครรู้ว่ามันเป็นก้อนหิน ก้อนน้ำแข็ง หรือทั้งสองอย่างปนกัน และมันจะคงขนาดเล็กของมัน ได้อีกนานเพียงใด เพราะในบริเวณที่มันอยู่มีดวงจันทร์อื่นๆ อีก 78 ดวง ดังนั้นโอกาสที่มีการชนกันจึงเป็นไปได้มาก
จากจำนวนดวงจันทร์บริวารทั้งสิ้น 79 ดวงของดาวพฤหัสบดี ดวงสำคัญได้แก่
นอกจากนี้ก็มี Carme, Ananke, Leda, Adrastea, Thebe, Metis ฯลฯ แต่ดาวที่สำคัญคือ Io, Europa, Ganymede, Calisto ซึ่งเรียกรวมๆ กันว่า ดวงจันทร์กาลิเลโอ (Galilean moons)
อีก 400 ปีต่อมา การศึกษาดวงจันทร์ทั้ง 4 แสดงให้เห็นว่า Ganymede เป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มีสนามแม่เหล็ก อีกทั้งมีบรรยากาศที่เจือจาง Io เป็นดวงจันทร์ที่โคจรใกล้ดาวพฤหัสบดีมาก และมี “ชีวิต” เพราะผิวดาวมีการเคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงจากการถูกปกคลุมด้วยลาวาที่พ่นออกมาจากภูเขาไฟที่อยู่บนดาว ด้าน Callisto ไม่มีเอกลักษณ์ใดๆ ที่น่าสนใจ แต่ Europa ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลกเพียงเล็กน้อย กลับน่าสนใจมากที่สุด เพราะภาพถ่ายที่ได้จากยาน Voyager ทั้งⅠ,Ⅱ และ Galileo ได้แสดงให้เห็นว่า Europa มีทะเลอยู่ใต้ผิวน้ำแข็งที่ห่อหุ้มดาว
Europa จึงเป็นดาวที่บรรดานักวิทยาศาสตร์สนใจว่าอาจจะมีสิ่งมีชีวิตอยู่บนดาวได้
เทพนิยายกรีกโบราณกล่าวถึง Europa ว่าเป็นพระธิดาในกษัตริย์แห่งอาณาจักร Phoenician นางทรงพระสิริโฉมงดงามมาก จนเทพ Zeus หลงรัก วันหนึ่งขณะนางเสด็จประพาสชายทะเลใกล้เมือง Sidon (เลบานอนในปัจจุบัน) เพื่อทรงพักผ่อน เทพ Zeus ทรงหักห้ามความรัญจวนพระทัยไม่ได้ จึงทรงแปลงเป็นพระองค์เป็นวัว เพราะทรงรู้ว่า Europa ทรงโปรดปรานวัวมาก ทันทีที่นางเห็นวัว ก็ทรงเดินเข้าใกล้ แล้ววัวได้ทรุดตัวลงเป็นการเชื้อเชิญให้นางเสด็จขึ้นประทับบนหลัง ซึ่งนางก็หลงกล จากนั้นวัวก็วิ่งลงทะเล แล้ว Zeus ทรงกลายร่างเป็นคลื่นนำนางข้ามทะเล Mediteranean ไปทางทิศตะวันตก จนถึงเกาะ Crete ณ ที่นั่นองค์เทพ Zeus ทรงสารภาพรักกับนาง Europa จึงทรงยินยอมเป็นพระสนมองค์หนึ่งของเทพ Zeus
ในเวลาต่อมา Europa ทรงให้กำเนิดบุตรสามคน คือ Sayredon, Rhadamanthys กับ Minos และทรงสถาปนาพระราชวงศ์เป็นต้นตระกูลของกษัตริย์ที่ปกครอง Crete ซึ่งให้กำเนิดอารยธรรม Minoan ในเวลาต่อมา
ตำนานเกี่ยวกับ Europa ยังได้ถูกกล่าวถึงโดยนักประวัติศาสตร์ชื่อ Herodotus ว่าที่เกาะ Crete มีกลุ่มชายที่มีอารมณ์ร้ายเหมือนวัวบ้า วันหนึ่งชายกลุ่มนี้ได้บุกเข้ายึด พระธิดา Europa ในกษัตริย์ Phoenician ไปเป็นค่าไถ่ เพราะนางทรงพระสิริโฉมงดงามมากคือมีพระพักตร์กลมเหมือนดวงจันทร์และพระเนตรคม นางจึงทรงเป็นเทพธิดาแห่งดวงจันทร์และในที่สุดได้เป็นพระสนมองค์หนึ่งในเทพ Zeus แห่งดาวพฤหัสบดี (Jupiter)
ในดาราศาสตร์ความผูกพันระหว่าง Zeus กับ Europa ได้เกิดขึ้นอีก เมื่อนักดาราศาสตร์ชื่อ Galileo ได้พบดวงจันทร์ 4 ดวง และหนึ่งในสี่ของดวงจันทร์เหล่านั้นชื่อ Europa
ในปี 1977 Robert Ballard (นักสำรวจผู้พบซากเรือโดยสาร Titanic ซึ่งจมอยู่ใต้มหาสมุทรแอตแลนติก) ได้ใช้ยานดำน้ำลงไปสำรวจท้องมหาสมุทรแปซิฟิกตรงพื้นที่ที่เป็นเทือกเขาชื่อ Mild-Ocean Ridge ซึ่งทอดตัวยาวใต้ทะเลเหมือนเทือกเขา Alps และพบว่า แม้บริเวณนั้นจะไม่ได้รับแสงอาทิตย์เลย ทำให้มืดสนิท และไม่มีพืชใดๆ แต่ที่นั่นมีภูเขาไฟใต้น้ำนับพันลูกที่ยังมีชีวิต และบางลูกกำลังพ่นลาวาร้อนออกมาตลอดเวลา ทำให้น้ำในบริเวณโดยรอบมีอุณหภูมิสูงมาก จนสามารถทำให้ตะกั่วหลอมเหลวได้ แต่สิ่งที่ทำให้ Ballard ประหลาดใจมากที่สุด คือ การได้เห็นสิ่งมีชีวิตประเภทหนอนที่มีลำตัวกลมยาวเหมือนท่อน้ำ หอยกาบ และแบคทีเรียซึ่งสามารถดำรงชีวิตอยู่ร่วมกันได้ โดยกระบวนการพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน (symbiosis) ด้วยการได้และให้พลังงานจากปฏิกิริยาเคมี ที่ใช้สังเคราะห์อาหารแทนที่จะใช้แสง
นี่เป็นสิ่งมีชีวิตที่นักชีววิทยาเชื่อว่า ถือกำเนิดเป็นชนิดแรกบนโลก เพราะสามารถดำรงชีพอยู่ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่หฤโหดได้ เช่น ร้อนมาก เค็มมาก หนาวมาก มีสภาพเป็นด่างหรือกรดมาก
เมื่อถึงวันนี้ นักดาราศาสตร์กำลังพบว่าสิ่งมีชีวิตประเภทนี้ (extremophile) มิใช่จะมีแต่บนโลก แต่อาจจะพบได้บนดวงจันทร์ Titan, Enceladus และ Mimas ของดาวเสาร์ รวมถึงดวงจันทร์ Europa, Ganymede และ Calisto ของดาวพฤหัสบดีด้วย เพราะใต้ผิวที่เป็นน้ำแข็งของดวงจันทร์เหล่านี้ มีทะเล และถ้าจะประเมินโอกาสการพบสิ่งมีชีวิตบนดวงจันทร์เหล่านี้ นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่มีความเห็นว่า Europa น่าจะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่มากที่สุด เพราะนอกจากจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 3,123 กิโลเมตร มีความหนาแน่นประมาณ 2 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร และมีบรรยากาศที่เจือจางมาก ผิวของ Europa ยังมีรอยแยกแตกระแหงไปทั่ว นี่เป็นรอยร้าวที่เกิดจากการเคลื่อนตัวของเปลือกดาว ซึ่งอาจจะเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟในทะเลลึกใต้ผิวดาว
ในปี 1977 ที่ NASA ส่งยาน VoyagerⅠไปโคจรผ่านดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ยานได้ถ่ายภาพของภูเขาไฟหลายลูกที่กำลังระเบิดบนดวงจันทร์ Io ของดาวพฤหัสบดี และได้เห็นผิวที่แตกระแหงของ Europa แต่ยานโคจรอยู่ห่างจาก Europa มาก ดังนั้น จึงไม่สามารถเห็นรายละเอียดของเหตุการณ์ที่กำลังเกิดขึ้นที่ผิวได้
อีก 2 ปีต่อมา NASA ได้ส่งยาน VoyagerⅡตามไป และยานได้รายงานว่า ในวันที่ 9 กรกฎาคม ค.ศ.1979 อุปกรณ์ถ่ายภาพบนยานได้บันทึกภาพของพวยน้ำพุจำนวนมากที่พุ่งขึ้นจากบริเวณที่อยู่ขั้วใต้ของดาว ภาพที่ถูกส่งกลับโลกจากระยะทางไกล 500 ล้านกิโลเมตรได้ทำให้นักดาราศาสตร์ตื่นเต้นมาก ยิ่งเมื่อรู้ว่าภูเขาไฟบนดวงจันทร์ Io ได้พ่นละอองฝุ่น และเถ้าถ่านไปตกลงบน Europa ด้วย การได้สารกำมะถันจากถ่านภูเขาไฟ ซึ่งเป็นธาตุที่จำเป็นธาตุหนึ่งของการสร้างสิ่งมีชีวิต จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดหวังจะพบสิ่งมีชีวิตบน Europa อย่างค่อนข้างมั่นใจ
ถึงปี 1989 NASA ได้ส่งยาน Galileo ไปสำรวจดาวพฤหัสบดี กับดวงจันทร์บริวารอีกคำรบหนึ่ง ยาน Galileo ได้ผลที่ยืนยันว่า ใต้ผิว Europa มีทะเลที่ลึกประมาณ 100 กิโลเมตร จึงเป็นทะเลที่มีน้ำปริมาตรประมาณ 3,000 ล้าน ลูกบาศก์กิโลเมตร (โลกมีน้ำลึกโดยเฉลี่ย 3.6 กิโลเมตร และปริมาตรของน้ำในมหาสมุทรบนโลกประมาณ 1,390 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร) ทะเลบน Europa จึงมีน้ำมากกว่าทะเลบนโลก นอกจากนี้ยาน Galileo ยังได้เห็นความผิดปกติของสนามแม่เหล็กของ Europa ด้วย ซึ่งยืนยันว่าที่ท้องทะเลมีหิน และยังเห็นการเคลื่อนตัวของผิวเปลือกน้ำแข็งด้วย (plate tectonics) Europa จึงเป็นดาวดวงที่สองของระบบสุริยะที่เปลือกดาวสามารถเคลื่อนที่ได้เหมือนโลก
Europa เป็นดวงจันทร์ที่ Galileo Galilei ได้เห็นเป็นครั้งแรกเมื่อปี 1610 (ตรงกับรัชสมัยพระเอกาทศรถ) ว่าโคจรห่างจากดาวพฤหัสบดีประมาณ 671,100 กิโลเมตร (จึงอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีประมาณ 2 เท่าของระยะทางที่ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลก) และโคจรไปรอบดาวพฤหัสบดีโดยใช้เวลา 3.55 วัน เพราะยาน Galileo โคจรใกล้ดาวพฤหัสบดีมาก รังสีจากดาวจึงสามารถทำอันตรายยานได้ ดังนั้น ยานอวกาศใดๆ ที่จะถูกส่งไปสำรวจ Europa จึงต้องมีเกราะป้องกันรังสีคอสมิกจากดาวพฤหัสบดีอย่างแน่นหนา เพราะดาวพฤหัสบดีส่งสนามแม่เหล็กความเข้มสูงมากระทำเมื่ออนุภาคโปรตอนจากดวงอาทิตย์ถูกสนามแม่เหล็กเร่งจนมีความเร็วใกล้แสง จึงอาจทำลายวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในอุปกรณ์บนยานจนหมดสภาพในการทำงานได้
ในปี 2022 องค์การอวกาศของยุโรป European Space Agency (ESA) ได้กำหนดจะส่งยาน Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) ไปสำรวจ Europa โดย JUICE จะโคจรรอบ Europa 45 ครั้ง เพื่อถ่ายภาพ 3 มิติของดาว ส่วน NASA ก็คาดหวังจะส่งยาน Europa Clipper ไปโคจรรอบ Europa ที่ระยะใกล้ 25 กิโลเมตรด้วย
แต่โครงการนี้อาจมีการปรับแผนในอนาคต เพราะพบว่าไม่คุ้มค่า เพราะถ้ายานไม่ลงบน Europa คำตอบที่ว่า ดาวดวงนี้มีสิ่งมีชีวิตหรือไม่ ก็จะไม่มีการสรุป แต่ NASA ได้ชี้แจงว่า ขนาดไม่ลงจอดบนดาว โครงการนี้ก็จำเป็นจะต้องใช้เงินถึง 5,000 ล้านบาท ถ้าจะให้ยานลงจอด งบก็จะบานปลายถึง 30,000 ล้านบาท เพราะยานจะต้องนำอุปกรณ์ gas chromatography, mass spectrometer และ infrared spectrometer ไปด้วย และในการทำงานของอุปกรณ์จำเป็นต้องใช้เซลล์แสงอาทิตย์ที่จะต้องทำงานดีมาก เพราะ Europa อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มาก อนึ่งเวลายานจะลงจอดบน Europa NASA จะต้องมั่นใจว่าผิวน้ำแข็งบนดาวจะต้องไม่มีจุลินทรีย์ชนิดใดๆ จากโลกเจือปน และปฏิกูลต่างๆ ที่ถูกขับออกจากยานจะต้องไม่ปนเปื้อนน้ำแข็งบนดาวด้วย
สำหรับอุปกรณ์ spectrometer ที่เป็นอุปกรณ์จำเป็นในการวิเคราะห์ธาตุต่างๆ บนดาวก็ต้องมีการนำไปเพราะการมีแต่น้ำ ไม่ได้หมายความว่าดาวจะมีสิ่งมีชีวิต เพราะในความเป็นจริงชีวิตต้องการธาตุอื่นๆ อีกหลายชนิด และต้องการพลังงานในการดำรงชีวิตด้วย ซึ่งจะได้จากธาตุต่างๆ ที่ถูกขับออกจากภูเขาไฟใต้น้ำ และได้ออกซิเจนจากน้ำ
ที่ห้องปฏิบัติการของ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ในสหรัฐอเมริกา นักวิทยาศาสตร์กำลังจำลองสถานการณ์บนดวงจันทร์ Europa ในห้องปฏิบัติการโดยให้ห้องมีอุณหภูมิ ความดัน และสภาพแวดล้อม รวมถึงรังสีต่างๆ เหมือนหรือใกล้เคียงกับที่พบบน Europa มากที่สุด หลังจากนั้นก็เฝ้าสังเกตดูการเปลี่ยนแปลงของผิวน้ำแข็งเวลาถูกรังสีคอสมิก และแสงอาทิตย์กระทบ
เมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม ปี 2017 ในวารสาร Nature Astronomy คณะนักวิทยาศาสตร์จาก NASA ได้รายงานการวิเคราะห์ภาพที่ยาน Galileo ได้เคยถ่ายดวงจันทร์ Europa ระหว่าง ค.ศ.1995-2003 ซึ่งได้แสดงให้เห็นชัดว่า มีพวยน้ำพุพุ่งขึ้นจากผิวดาวขึ้นไปถึงระดับสูง 180 กิโลเมตรเหนือผิวดาว แม้ว่าน้ำพุร้อนของโลกที่ Yellowstone Park ในอเมริกา น้ำพุร้อนจะพุ่งสูงได้เพียง 56 เมตรเท่านั้นเอง
ดังนั้นขณะที่ยาน Galileo เข้าใกล้ Europa มากที่สุด ยานได้ตรวจพบว่า สนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนทิศอย่างกะทันหัน ตลอดเวลาที่ผ่านมายังไม่มีคำอธิบาย แต่ ณ เวลานี้ NASA มีคำตอบแล้วว่า เพราะยานได้โคจรผ่านไอน้ำเกลือที่พุ่งออกมาจากที่อยู่ใต้ดาวด้วยความเร็วสูงนั่นเอง
ยานอวกาศ JUICE ที่องค์การอวกาศแห่งยุโรปจะส่งไปเยือนดาวพฤหัสบดี และเหล่าดวงจันทร์บริวารนั้น มีกำหนดออกเดินทางจากโลกในปี 2022 และไปถึงจุดหมายในปี 2030 ในยานจะมีอุปกรณ์ 11 ชนิด ที่ใช้วัดความเข้มของสนามแม่เหล็ก ศึกษาน้ำที่อยู่ใต้ผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ Ganymede, Europa และ Calisto เพราะนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า ในน้ำเหลวมีสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดและที่ท้องทะเลมีบ่อน้ำพุร้อน
ทันทีที่ยาน JUICE เข้าสู่วงโคจรรอบ Europa อุปกรณ์ magnetometer บนยานก็จะเริ่มวัดความเข้มของสนามแม่เหล็กที่ทุกคนคิดว่าเกิดจากการไหลวนของๆ เหลวใต้ผิวน้ำแข็ง
การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จะทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ปริมาณทะเลบน Europa ว่าลึกเพียงใด มีความเค็มระดับใด และผิวน้ำแข็งมีความหนาเพียงใด ซึ่งข้อมูลประการสุดท้ายนี้สำคัญ เพราะ NASA ต้องการจะส่งยานอวกาศที่มีหุ่นยนต์ไปศึกษาสภาพภูมิศาสตร์ในทะเลใต้ผิว Europa โดยตรง โดยหุ่นยนต์จะต้องอยู่ได้บนผิวน้ำแข็งที่หนาและแข็งแรงพอ
JUICE จะรายงานข้อมูลกลับโลกวันละครั้ง ทุกวัน เป็นเวลาติดต่อกันนาน 3 ปี และก่อนที่จะทำลายตัวเองโดยการพุ่งดิ่งผ่านบรรยากาศที่หนาทึบของดาวพฤหัสบดีและ ESA คาดว่า ข้อมูลที่ได้รับจะถูกส่งไปประมวลที่หน่วยข้อมูลที่ Madrid ในสเปน ให้เจ้าหน้าที่ 2,000 คน จากเครือข่ายที่ทำงานในประเทศอังกฤษ อิตาลี สวีเดน เยอรมนี เนเธอร์แลนด์ ฝรั่งเศส และสหรัฐได้วิเคราะห์อีก
อ่านเพิ่มเติมจาก “Geology of Europa” โดย B.K. Lucchitta et al. ใน Satellites of Jupiter จัดพิมพ์โดย University of Arizona Press ปี 2009
เกี่ยวกับผู้เขียน สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
