ยานอวกาศจูโนได้ทำการสำรวจความหนาของเปลือกน้ำแข็งดวงจันทร์ยูโรปา

เราเชื่อว่าดวงจันทร์ยูโรปานั้นมีเนื้อข้างในที่เป็นมหาสมุทรขนาดใหญ่อยู่ข้างใต้เปลือกน้ำแข็งหนาหลายสิบกิโลเมตร แต่จนทุกวันนี้ก็ยังไม่สามารถวัดขนาดความหนาของเปลือกน้ำแข็งดวงจันทร์ยูโรปาได้อย่างแม่นยำและถูกต้อง งานวิจัยใหม่ล่าสุดของ NASA ได้เผยให้เห็นถึงความหนาที่แท้จริงผ่านอุปกรณ์ตรวจวัดสนามแม่เหล็กของยานอวกาศจูโน

นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เครื่องวัดรังสีไมโครเวฟ (Microwave Radiometer หรือ MWR) ของยานจูโนสำรวจความหนาของเปลือกน้ำแข็งบนดวงจันทร์ยูโรปาตั้งแต่เดือนกันยายน 2022 และตัวยานคอยวัดความหนาของเปลือกน้ำแข็งดวงจันทร์ยูโรปาเรื่อยมา ซึ่งค่าเฉลี่ยความหนาของเปลือกน้ำแข็งบนดวงจันทร์ยูโรปานั้นอยู่ที่ประมาณ 30 กิโลเมตร โดยมีตั้งแต่จุดที่บางที่สุดไม่ถึงหนึ่งกิโลเมตรและสามารถหนาได้มากถึงหลายสิบกิโลเมตร

อันที่จริงยานจูโนไม่ได้ออกแบบมาสำหรับศึกษาดวงจันทร์ยูโรปาตั้งแต่ต้นเหมือนกับยานอวกาศรุ่นใหม่อย่างยูโรปาคลิปเปอร์ เดิมทีทีมวิศวกรออกแบบจูโนมาเพื่อศึกษาสนามแม่เหล็ก สนามแรงโน้มถ่วง ชั้นเมฆ และพลวัตภายในดาวพฤหัสบดี มีเป้าหมายเพื่อทำความเข้าใจกิจกรรมภายในชั้นบรรยากาศที่หนาทึบของดาวพฤหัสบดีอย่างละเอียดด้วยอุปกรณ์ที่เรียบง่าย แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ได้ประยุกต์ใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่ภายในยานจูโนมาใช้สำรวจดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีได้อย่างชาญฉลาด ไม่ว่าจะใช้กล้องนำวิถีโคจร (Star Tracker) มาใช้ในการถ่ายภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ยูโรปา หรือใช้อุปกรณ์ตรวจจับออโรรา (Jovian Auroral Distributions Experiment หรือ JADE) ตรวจพบว่าดวงจันทร์ยูโรปาสามารถผลิตออกซิเจนได้

และในคราวนี้ อุปกรณ์ตรวจวัดรังสีไมโครเวฟก็ถูกนำมาใช้ในการสำรวจเปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์ยูโรปา เดิมทีใช้ศึกษาชั้นเมฆที่หนาทึบของดาวพฤหัสบดีด้วยรังสีไมโครเวฟ เพื่อตรวจวัดทั้งธาตุองค์ประกอบภายในเมฆที่ความลึกในระดับชั้นต่าง ๆ และวิเคราะห์โมเลกุลภายในชั้นเมฆอย่างน้ำหรือแอมโมเนียในชั้นบรรยากาศได้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้นำคุณสมบัติของอุปกรณ์ตัวนี้มาใช้ในการตรวจวัดความหนาของเปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์ยูโรปา อาศัยหลักการว่าเราทราบคุณสมบัติของเปลือกน้ำแข็งว่าเป็นโมเลกุลของน้ำที่อยู่ในสถานะของแข็ง แล้วใช้คลื่นไมโครเวฟในการจับสัญญาณที่แตกต่างกันออกไประหว่างน้ำแข็งบริสุทธิ์กับน้ำเค็มที่อยู่ใต้มหาสมุทร

การบินผ่านดวงจันทร์ยูโรปาเมื่อวันที่ 22 กันยายน 2022 ด้วยระยะห่างจากพื้นผิวประมาณ 360 กิโลเมตร ยานจูโนได้เก็บข้อมูลความหนาของเปลือกน้ำแข็งดวงจันทร์ได้ถึงครึ่งหนึ่งของพื้นผิวดวงจันทร์ทั้งหมด ซึ่งจากข้อมูลที่ได้มานั้น ทำให้เราทราบอุณหภูมิที่ค่าความลึกต่าง ๆ ด้วย

จากการวิเคราะห์อุณหภูมิต่อความลึกหากมีการแลกเปลี่ยนความร้อนกันในแบบที่เราเข้าใจกันและชั้นน้ำใต้เปลือกน้ำแข็งเป็นน้ำบริสุทธิ์ ความหนาของเปลือกน้ำแข็งเฉลี่ยทั่วดวงจันทร์ยูโรปาจะอยู่ที่ประมาณ 30 กิโลเมตร แต่หากเป็นน้ำเค็มที่มีเกลือเข้มข้นผสมความหนาของเปลือกจะลดลงไปประมาณ 5 กิโลเมตร

ถึงอย่างนั้นตามแบบจำลองการไหลซึมของออกซิเจนจากที่เคยศึกษาก่อนหน้าที่ระดับความหนาประมาณ 30 กิโลเมตรนี้ ออกซิเจนยังสามารถไหลซึมเข้าไปภายในมหาสมุทรใต้เปลือกได้ ซึ่งน่าจะไปหล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตข้างใต้นั้นได้ตามทฤษฎี

นักวิทยาศาสตร์คาดว่าออกซิเจนน่าจะไหลซึมไปตามรอยแตกใต้เปลือกน้ำแข็ง จากการวิเคราะห์ข้อมูลสัญญาณไมโครเวฟที่ยานจูโนได้รับมาพบว่าภายในชั้นน้ำแข็งจะมีร่องรอยขนาดเล็กไม่กี่นิ้ว แต่กลับลึกหลายกิโลเมตร เป็นแหล่งสะท้อนสัญญาณไมโครเวฟจากยานจูโนอย่างต่อเนื่อง และพบกระจายหลายแห่งทั่วเปลือกน้ำแข็ง

นักวิทยาศาสตร์คาดว่ารอยแตกเหล่านี้เกิดจากความเครียดทางฟิสิกส์ภายในเปลือกน้ำแข็งซึ่งเกิดจากแรงไทดัลที่ดาวพฤหัสบดีกระทำกับดวงจันทร์ยูโรปา ซึ่งรอยแตกอาจจะทำหน้าที่เป็นทางด่วนที่ทำให้ก๊าซและแร่ธาตุไหลซึมลงไปภายในเปลือกน้ำแข็งตรงสู่มหาสมุทรที่อยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง และเป็นเหมือนแหล่งพลังงานที่สำคัญภายในระบบนิเวศน์ที่เอื้อต่อชีวิตภายในดวงจันทร์ดวงนี้

ทั้งเปลือกน้ำแข็งและรอยแตกภายในชั้นน้ำแข็งที่หนาของดวงจันทร์ยูโรปานี้เป็นอีกหนึ่งปริศนาที่ต้องรอยานยูโรปาคลิปเปอร์เดินทางไปไขความลับในปี 2030 ภายในยานยูโรปาคลิปเปอร์มีอุปกรณ์สำหรับศึกษาเปลือกน้ำแข็งและมหาสมุทรน้ำเค็มใต้เปลือกดวงจันทร์ยูโรปาโดยเฉพาะ และนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ายานนี้จะสามารถไขความลับเกี่ยวกับดวงจันทร์ยูโรปาที่มีมาตั้งแต่สมัยปลายทศวรรษที่ 1990 ที่ยานอวกาศกาลิเลโอทิ้งไว้เป็นมรดกได้ รวมถึงยืนยันได้ว่ามหาสมุทรใต้ดวงจันทร์ยูโรปานี้เป็นมหาสมุทรที่เอื้อต่อชีวิตเหมือนที่เราตั้งคำถามไว้จริงหรือไม่อีกด้วยเช่นกัน

สุดท้ายนี้แม้ว่ายานอวกาศยูโรปาคลิปเปอร์จะยังเดินทางไปไม่ถึงดวงจันทร์ยูโรปา แต่เหล่านักวิทยาศาสตร์บนโลกก็ล้วนตื่นเต้นและเริ่มนำข้อมูลเก่า ๆ ตั้งแต่อดีตของดวงจันทร์ยูโรปามาศึกษาเพิ่มเติม ล่าสุดได้มีการนำข้อมูลพื้นผิวที่เก็บโดยยานกาลิเลโอมาวิเคราะห์ใหม่และพบว่าบนพื้นผิวของดวงจันทร์ยูโรปามีคราบของสารแอมโมเนียกระจายตัวอยู่บนพื้นผิว ซึ่งอาจจะเชื่อมโยงไปถึงชีวิตที่อยู่ใต้มหาสมุทรของดวงจันทร์แห่งนี้ก็เป็นได้ รวมถึงการนำข้อมูลจากการศึกษาโดยยานจูโนมาวิเคราะห์ใหม่เพื่อศึกษาเกี่ยวกับดวงจันทร์ยูโรปาเพิ่มเติม

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