ครั้งแรก! สำรวจชั้นเมฆบนดวงจันทร์ไททันผ่านกล้องฯ เจมส์ เว็บบ์

“ดวงจันทร์ไททัน” เป็นดวงจันทร์แห่งเดียวในระบบสุริยะที่มีชั้นบรรยากาศ และยังมีวัฏจักรของเหลวคล้ายกับน้ำบนโลกอีกด้วย เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์จะได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ และกล้องโทรทรรศน์เค็กที่ฮาวายเพื่อส่องสังเกตกลุ่มเมฆในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททันเพื่อศึกษาวัฏจักรของเหลวบนดวงจันทร์ลึกลับดวงนี้

แม้วัฏจักรของเหลวบนดวงจันทร์ไททันจะไม่ใช่น้ำเหมือนกับบนโลก แต่เป็นมีเทนเหลวที่มีพฤติกรรมเป็นวัฏจักรคล้ายกับน้ำบนโลก บนไททัน มีเทนทำหน้าที่คล้ายน้ำบนโลก มันระเหยจากพื้นผิวขึ้นสู่บรรยากาศ และควบแน่นกลายเป็นเมฆมีเทน บางครั้งก็กลั่นตัวลงมาเป็นฝนเย็นเฉียบและมีลักษณะคล้ายน้ำมัน ตกลงบนพื้นผิวที่ประกอบด้วยน้ำแข็งซึ่งแข็งราวกับหิน ซึ่งดวงจันทร์ไททันเป็นสถานที่นอกโลกแห่งเดียวในระบบสุริยะของเราที่มีฝนตกและตกลงมาถึงพื้นผิว

ทีมวิจัยได้สังเกตการณ์ไททันในเดือนพฤศจิกายน 2022 และกรกฎาคม 2023 โดยใช้ทั้งกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ และกล้องโทรทรรศน์เค็ก (Keck Observatory) บนเกาะฮาวาย ได้พบเมฆในละติจูดกลางถึงสูงในฝั่งซีกเหนือ ซึ่งกำลังเป็นฤดูร้อน และพบว่าเมฆเหล่านี้ค่อย ๆ ลอยสูงขึ้นเรื่อย ๆ การค้นพบนี้นับว่ามีความสำคัญ เนื่องจากทะเลและทะเลสาบส่วนใหญ่ของไททันอยู่ทางซีกเหนือ ซึ่งเป็นแหล่งระเหยของมีเทนหลัก แหล่งมีเทนเหลวเหล่านี้มีพื้นที่รวมกันใกล้เคียงกับกลุ่มทะเลสาบขนาดใหญ่ (The Great Lakes) ในทวีปอเมริกาเหนือ

นับเป็นการตรวจพบหลักฐานของการเกิดเมฆที่เกิดจากการพาความร้อน (Convection Cloud) ในดวงจันทร์ไททันเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นเมฆที่เกิดจากอากาศอุ่นกว่าใกล้พื้นดินลอยขึ้นด้านบน นอกจากนี้กล้องเจมส์ เว็บบ์ ยังตรวจพบโมเลกุลคาร์บอน ซึ่งช่วยเปิดเผยกระบวนการเคมีภายในชั้นบรรยากาศอันซับซ้อนของดวงจันทร์ไททันอีกด้วย การค้นพบเหล่านี้อาจช่วยทำให้เราเข้าใจกระบวนการที่นำไปสู่การกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลกได้มากขึ้น

โมเลกุลหลักที่ขับเคลื่อนกิจกรรมบนดวงจันทร์ไททันคือมีเทน (CH₄) ซึ่งจะถูกแยกโดยแสงอาทิตย์หรืออิเล็กตรอนพลังงานสูงจากสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ จากนั้นจึงรวมตัวกับโมเลกุลอื่น ๆ จนกลายเป็นสารอย่างอีเทน (C₂H₆) และโมเลกุลคาร์บอนซับซ้อนอื่น ๆ

ข้อมูลจากการตรวจจับโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ นั้นยืนยันการค้นพบโมเลกุลหมู่เมทิล (-CH₃) อย่างชัดเจนเป็นครั้งแรก ซึ่งการค้นพบนี้เป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้นเพราะแสดงให้เห็นว่าเราไม่ได้ค้นพบเพียงแค่โมเลกุลที่เป็นสารตั้งต้นและผลผลิตของกระบวนการทางเคมี แต่ยังพบโมเลกุลที่เป็นสารตัวกลางของการเกิดปฏิกิริยาอีกด้วย

กระบวนการเคมีแบบที่พบบนดวงจันทร์ไททันนั้นจะส่งผลต่อตัวชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ในระยะยาว เพราะเมื่อมีเทนถูกทำลายในชั้นบรรยากาศ มันจะเปลี่ยนเป็นโมเลกุลใหม่แล้วตกลงบนพื้นผิวในรูปแบบสารเคมีต่าง ๆ ขณะที่ไฮโดรเจนบางส่วนจะหลุดออกไปในอวกาศ หากไม่มีแหล่งเติมเต็ม มีเทนในบรรยากาศก็จะหมดลงไปภายในระยะเวลาเพียง 10 ล้านปี ซึ่งปรากฏการณ์นี้คล้ายกับบนดาวอังคารที่เมื่อไม่มีสนามแม่เหล็กแล้วมันแทบจะกลายเป็นดาวเคราะห์ที่แห้งแล้งในทันที

การที่ดวงจันทร์ไททันยังมีชั้นบรรยากาศที่เต็มไปด้วยมีเทนได้นั้นแปลว่าต้องมีกระบวนการบางอย่างภายในดวงจันทร์ดวงนี้ที่คอยเติมเต็มมีเทนในชั้นบรรยากาศให้อยู่ในระดับที่คงที่ตลอดระยะเวลาหลายพันล้านปีที่ผ่านมา เพราะไม่เช่นนั้นมันควรจะเป็นดวงจันทร์ที่แห้งแล้งอีกดวงหนึ่งในระบบสุริยะของเราไปแล้ว

ดังนั้นเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการและกิจกรรมในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททันเพิ่มเติม ภารกิจดรากอนฟลาย (Dragonfly) ที่จะถูกส่งไปยังดวงจันทร์ไททันเพื่อศึกษาพื้นผิวและกระบวนการทางเคมีบนนั้นจะเป็นอีกภารกิจที่น่าจับตามองมาก เพราะจะเป็นครั้งแรกที่มีการส่งยานไปลงจอดบริเวณทะเลสาบยักษ์ที่ซีกเหนือของดวงจันทร์แล้วยังเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่จะโบยบินบนดวงจันทร์ไททันอีกด้วย ทีมนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าภารกิจนี้จะช่วยเติมเต็มข้อสงสัยของเราเกี่ยวกับกิจกรรมบนดวงจันทร์ได้อีกมาก

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

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

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech