ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ วัตถุชิ้นที่ 3 ในระบบสุริยะที่พบพายุฝุ่น ข้อมูลใหม่จากยานแคสสินี



พายุฝุ่น ปรากฏการณ์เมื่ออนุภาคฝุ่นบนพื้นดินถูกลมหอมให้เคลื่อนที่เป็นกำแพงฝุ่นที่เคลื่อนที่ไปอย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้นอกจากจะเกิดขึ้นบนโลกแล้ว เมื่อช่วง 2-3 เดือนที่ผ่านมาก็เกิดพายุฝุ่นชุดใหญ่ขึ้นบนดาวอังคาร ปัจจุบันข้อมูลที่เรามีพบว่าพายุฝุ่นนี้เกิดขึ้นบนโลกและดาวอังคารเท่านั้น แต่ล่าสุด Sébastien Rodriguez และทีม จากมหาวิทยาลัย Paris Diderot ได้ออก Paper ที่มีชื่อว่า Observational evidence for active dust storms on Titan at equinox ซึ่งเป็นการวิเคราะห์ข้อมูลจากอุปกรณ์บนยานแคสสินี เผยให้เห็นถึงพฤติกรรมของชั้นบรรยากาศบนดวงจันทร์ไททันว่าเกิดพายุฝุ่นขึ้น

แม้ว่ายานแคสสินี จะทำการลงระดับวงโคจรและสลายเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของดาวเสาร์ตั้งแต่ปี 2017 แต่ข้อมูลต่าง ๆ จากยานแคสสินี ยังคงรวบรวมไว้ให้เราได้ทำการวิเคราะห์และสร้างการค้นพบใหม่ ๆ ไปได้อีกนับสิบ ๆ ปี เป็นโอกาสอันดีในการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคใหม่ ๆ อัลกอริทึมใหม่ ๆ  รวมถึงการใช้ Machine Learning เข้ามาช่วย

ไททันกับแคสสินี

ไททันคือดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ และเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวที่มีชั้นบรรยากาศหนาแน่นพอที่นักวิทยาศาสตร์จะสนใจถึงการค้นพบสิ่งมีชีวิต ในปี 2005 ไททันได้ต้อนรับผู้มาเยือนคือยานไฮเกนส์ ที่เดินทางไปลงจอดจากแคสสินียานแม่ของมัน ทำให้นั่นเป็นการลงจอดของยานสำรวจที่ไกลที่สุดที่มนุษย์เคยทำมา

สภาพบนดวงจันทร์ไททันนั้นเย็นกว่าโลก มันได้รับปริมาณของแสงอาทิตย์เพียงแค่ 1% เมื่อเทียบกับที่โลกได้รับ หยาดน้ำฟ้าและสายธารบนดวงดาวที่เกิดจากมีเทนและอีเทนทำให้มันมีวัฏจักรน้ำคล้ายกับบนโลก ก้อนเมฆที่เกิดจากสารประกอบไฮโดรคาบอนทำให้ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงนี้น่าสนใจในการศึกษาหาสิ่งมีชีวิต

“จูบอำลา” ภาพถ่ายสุดท้ายของยานแคสสินี ในเดือนเมษายน 2017 ที่มา – NASA/JPL

ยานแคสสินี ทำการบินโฉบผ่านไททันหลายรอบ ครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม 2004 และครั้งสุดท้ายในเดือนเมษายน 2017 รวมทั้งสิ้น 127 ครั้ง ในครั้งสุดท้ายมันยังได้ถ่ายภาพสุดท้ายที่ NASA ตั้งชื่อว่า “Goodbye Kiss” หรือจูบอำลา ภาพนี้ถ่ายในขณะที่ยานแคสสินีค่อย ๆ โคจรออกห่างจากไททันตลอดกาลเพื่อจบชีวิตของมันในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์

พายุฝุ่นบนดวงจันทร์ไททัน และฤดูการเกิด

ข้อมูลที่ทำให้เกิดการค้นพบนี้เกิดจาก  Visual and Infrared Mapping Spectrometer ซึ่งเป็นอุปกรณ์ตรวจจับคลื่นในช่วง Visible Light และ Inrared การทำงานของมันคือการถ่ายภาพบริเวณต่าง ๆ แล้ววิเคราะห์ความถี่ของแสงที่ออกมา ทำให้ศึกษาธาตุองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ

การเกิดพายุบนไททันนั้นเนื่องมาจากฤดูกาล เช่นกันกับบนโลกเมื่อช่วงวิษุวัต เส้นศูนย์สูตรของไททันรับแสงอาทิตย์เต็มที่ชั้นบรรยากาศของมันก็ก่อตัวเป็นพายุ สิ่งนี้ทำให้ Sébastien คิดว่าภาพถ่ายในปี 2009 ที่มีแสงสว่างผิดปกติบนไททันมันคือพายุมีเทนธรรมดา แต่เมื่อลองวิเคราะห์ดูแล้ว ช่วงที่ถ่ายภาพได้ ไม่น่ามีพายุเกิดขึ้น

ภาพจากยาน Cassini แสดงให้เห็นบริเวณที่เกิดพายุ ซึ่งเป็นการนำข้อมูลมาทับซ้อนลงบนภาพถ่ายจริงของไททันในช่วงที่มันสังเกต ที่มา – NASA/JPL Paris Diderot/IPGP/S. Rodriguez et al.

ทีมตั้งข้อสังเกตไว้สองอย่าง อย่างแรกคือแสงที่เกิดขึ้นอาจจะเกิดมาจากการพื้นผิวเช่นน้ำแข็งหรือการไหลของของเหลว แต่อีกหนึ่งสมมติฐานที่เป็นไปได้ก็คือเป็นการก่อตัวของพายุฝุ่น เนื่องจากบริเวณที่พบแสงสว่างนั้นเป็นบริเวณเนินทราย

ปรากฏการณ์ที่พวกเขาเห็นนั้น Sébastien เชื่อว่าพวกเขากำลังสังเกตสิ่งที่บนโลกเรียกว่า Haboob หรือลมทะเลทราย เป็นปรากฏการณ์แบบเดียวกับที่เกิดขึ้นบนโลก คือการที่ลมฤดูกาลหอบทรายเกิดเป็นพายุทราย

ปรากฏการณ์นี้พบได้บนโลกและดาวอังคาร ณ การศึกษาในปัจจุบัน เป็นผลมาจากชั้นบรรยากาศที่มีความเหมาะสมกับช่วงฤดูกาล เหตุนี้ทำให้ดวงจันทร์ไททันมีความใกล้เคียงกับสภาพบนโลกมาก ไม่ว่าจะเป็นในแง่ของวฏจักรของเหลว, การเกิดหยาดน้ำฟ้า, การเกิดพายุ และล่าสุดคือการเกิดพายุฝุ่นหรือพายุทราย

จริง ๆ แล้วการตรวจจับปรากฏการณ์แนว ๆ พายุทรายไม่ได้เกิดขึ้นครั้งแรก ข้อมูลในปี 2005 ของยานไฮเกนส์ได้บอกว่ามีการก่อตัวของอนุภาพฝุ่นเกิดขึ้น แต่นักวิทยาศาสตร์บอกว่าเป็นข้อมูลที่ไม่มีน้ำหนักพอ ฝุ่นที่เกิดขึ้นอาจจะเกิดจากตอนที่มันไปลงจอดแล้วกระแทกกับพื้นทำให้อนุภาคฝุ่นทรายฟุ้งไปทั่ว

การตรวจจับจากวงโคจรของยานแคสสินีนี้ Sébastien บอกว่าเป็นการตรวจจับในระดับ Large Scale ครั้งแรกทำให้เราสามารถพอคาดเดาได้ว่าเกิดปรากฏการณ์พายุฝุ่นเกิดขึ้น

สุดท้ายความน่าสนใจของประเด็นนี้จะเป็นเรื่องของอนาคตของการสำรวจดวงจันทร์ไททัน ซึ่งมีปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่น่าสนใจ ในอนาคตเป็นเป้าหมายของการสำรวจ หนึ่งในสาเหตุที่ยานแคสสินีถูกออกแบบมาให้มันจบชีวิตในชั้นบรรยากาศก็เพื่อปกป้องดวงจันทร์ไททัน ดวงดาวล้ำค่าที่ใครจะรู้ว่าวันหนึ่งมันอาจจะเป็นบ้านหลังใหม่ของมนุษยชาติก็เป็นได้

อ้างอิง

Dust Storms on Titan Spotted for the First Time – NASA/JPL

Observational evidence for active dust storms on Titan at equinox – Nature

Data from the international Cassini spacecraft has revealed dust storms on Titan – ESA