น้ำที่หายไปจาก “ดาวพฤหัสบดี” กับ “ยานอวกาศจูโน”

“น้ำ” เป็นสารที่สำคัญกับการกำเนิดของชีวิต และมันยังเป็นองค์ประกอบสำคัญกับการกำเนิดของดาวเคราะห์อีกด้วย เพียงแต่ว่าจากการศึกษาก่อนหน้านี้กลับพบว่า “ดาวพฤหัสบดี” มีปริมาณน้ำน้อยกว่าที่ควรจะเป็น ซึ่ง “ยานอวกาศจูโน” นั้นได้ใช้ประโยชน์ของอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ไขความลับของปริศนานี้

การถือกำเนิดของดาวเคราะห์ทุกดวงนั้นพึ่งพาการมีอยู่ของน้ำในการก่อตัว เพราะน้ำนั้นมีคุณสมบัติเป็นตัวทำละลายที่ดี สามารถสะสมฝุ่นละอองที่ลอยอยู่ในอวกาศให้รวมตัวกับมันได้ง่าย

ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ เราเชื่อว่าบริเวณที่ดาวพฤหัสบดีก่อกำเนิดนั้นเป็นบริเวณที่เคยมีน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก ทำให้สสารที่กระจัดกระจายรอบบริเวณที่ดาวพฤหัสบดีกำลังก่อตัวนั้นรวมตัวกันได้ง่ายและขยายขนาดได้ง่ายกว่าดาวที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์อย่างดาวพุธ และด้วยเหตุนี้ เราจึงเชื่อว่าดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่ถือกำเนิดขึ้นในระบบสุริยะ

ทฤษฎีที่ดังกล่าวสมเหตุสมผลทั้งเรื่องของขนาดดาวพฤหัสบดี อีกทั้งดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีนั้นก็ล้วนมีน้ำปริมาณมหาศาลอยู่บนพื้นผิว และห่างไกลจากดวงอาทิตย์ น้ำอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม ไม่ระเหิดกลายเป็นไอ แต่ในปี 1995 ยานกาลิเลโอได้ยิงยานสำรวจขนาดเล็กลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีเพื่อศึกษาองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ ตลอดระยะเวลา 57 นาทีของการฝ่าลงไปในชั้นบรรยากาศและส่งข้อมูลกลับมา ข้อมูลที่ได้รับนั้นไม่ได้ช่วยไขปริศนาการกำเนิดของดาวพฤหัสบดีเสียเท่าไรนัก แต่กลับสร้างคำถามให้กับนักทฤษฎีดาวเคราะห์เสียมากกว่า เมื่อข้อมูลที่ส่งกลับมากลับระบุว่าดาวพฤหัสบดีนั้นร้อนมากและไม่มีน้ำอยู่ในชั้นบรรยากาศเลย ซึ่งขัดกับทฤษฎีที่ตั้งไว้ก่อนหน้านี้

ยานที่ถูกส่งลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีนั้นทำงานได้ดีในสภาวะของชั้นบรรยากาศสุดขั้วได้อย่างน่าทึ่ง เพียงแต่ข้อมูลที่ส่งกลับมาของมันนั้นดูผิดแปลกจนน่าสงสัยว่าอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ทำงานได้อย่างถูกต้องหรือไม่

การสำรวจของยานจูโนในช่วงต่อขยายเวลาภารกิจทำให้เราสามารถขยายความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ต่าง ๆ ในวงโคจรของดาวพฤหัสบดีได้มากยิ่งขึ้น หนึ่งในภารกิจที่จูโนกำลังดำเนินอยู่คือการตามหาน้ำภายในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีโดยตรง ผ่านการวิเคราะห์ปริมาณการมีอยู่ของธาตุออกซิเจนและไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี จากนั้นนำมาประเมินคำนวณปริมาณน้ำ เพราะโมเลกุลน้ำประกอบไปด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม

ยานจูโนได้ใช้อุปกรณ์ Microwave Radiometer (MWR) ในการตรวจวัดองค์ประกอบของกลุ่มเมฆในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี ซึ่งภายหลังจากการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับจากจูโนทำให้พบว่าน้ำในชั้นบรรยากาศเหนือเส้นศูนย์สูตรนั้นมีปริมาณที่มากกว่าที่ดวงอาทิตย์มีถึง 4.9 เท่า ซึ่งมากกว่าข้อมูลที่ได้จากยานกาลิเลโอเมื่อปี 1995 ซึ่งทำให้เราเข้าใจได้ว่าจุดที่ยานกาลิเลโอส่งยานสำรวจลงไปนั้นเป็นจุดที่อาจจะเรียกได้ว่าเป็นจุดแห้งแล้ง เหมือนกับที่ทะเลทรายบนโลกนั้นแห้งแล้งกว่ากลางมหาสมุทร

ผลลัพธ์นี้สนับสนุนทฤษฎีว่าการก่อกำเนิดของดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์นั้นพึ่งพาน้ำในการรวมตัวกันของมวล แต่ถึงกระนั้นจูโนก็สร้างคำถามขึ้นมาให้กับเราเพิ่มเติมเมื่อพบว่าการกระจายตัวของน้ำในชั้นบรรยากาศดาวพฤหัสบดีนั้นไม่สม่ำเสมอกัน มันพบว่าน้ำจะรวมตัวกันในชั้นบรรยากาศระดับสูง แต่กลับไม่มีน้ำอยู่เลยในชั้นบรรยากาศลึกของดาวพฤหัสบดี

ข้อมูลที่ได้จากช่วงเวลาต่อขยายภารกิจของจูโนอาจจะช่วยทำให้เราสามารถเข้าใจการกระจายตัวของน้ำในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีได้ดีมากยิ่งขึ้น การบินโฉบดาวพฤหัสบดีในครั้งถัด ๆ ไป ยานจูโนจะเก็บข้อมูลของน้ำในชั้นบรรยากาศที่ขั้วของดาวพฤหัสบดีเพื่อเปรียบเทียบกับบริเวณเส้นศูนย์สูตร

ยานอวกาศจูโนเพิ่งบินโฉบใกล้ดวงจันทร์ไอโอมากสุดในวันที่ 9 เมษายนที่ผ่านมาและจะบินโคจรครบรอบดาวพฤหัสบดีเป็นครั้งที่ 61 ในวันที่ 12 พฤษภาคมนี้

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร : ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

ที่มาข้อมูล: NASA, sciencedirect

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech