4 ความลับที่ไม่ลับของดาวเสาร์ วงแหวน พายุ ทะเล น้ำพุ



ระบบสุริยะ ครอบครัวใหญ่ที่มีสมาชิกด้วยกันทั้งหมด 9 ดวง เริ่มตั้งแต่ผู้ปกครองหลักของบ้านดวงอาทิตย์ น้องเล็กดาวพุธที่ติดพ่องอมแงม ดาวศุกร์ โลก ไปเรื่อย ๆ จนกระทั้งถึงเขตเมฆออร์ต หรืออาจจะห่างออกไปอีก ทุก ๆ วัน มนุษย์โลกเราก็พยายามจะสำรวจบ้านหลังใหญ่หลังนี้ ไม่เพียงแต่แค่โลกเท่านั้น ยังพยายามส่งยานอวกาศเข้าไปหาพี่น้องของโลกหลายดวงด้วยกัน และหนึ่งในนั้นคือรุ่นพี่ตัวใหญ่ที่ใส่แหวนอยู่ตลอดเวลา หรือที่เราเรียกกันว่า ดาวเสาร์

ดาวเคราะห์แก๊สมหึมาที่มีเอกลักษณ์ไม่เหมือนใครอย่างเช่นดาวเสาร์นี้ อยู่ในลำดับที่ 6 นับจากดวงอาทิตย์มา มันมีรัศมีเฉลี่ยมากกว่าโลกประมาณ 9 เท่า และมีมวลมากกว่าโลกมากถึง 95 เท่า แต่มันยังคงมีความหนาแน่นที่ต่ำกว่าโลกของเราอยู่ดี นั้นก็เพราะวาแก๊สที่ประกอบร่างกันเป็นดาวเสาร์นี้เป็นแก๊สไฮโดรเจนเป็นหลัก ตามมาด้วยแก๊สฮีเลียมกับแอมโมเนีย และมีกัมถันเป็นสารประกอบอยู่ในชั้นบรรยากาศในรูปของแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟล์ นอกจากนี้ยังมีความลับ (ที่ไม่ลับ) ของดาวเสาร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่มนุษย์เราได้สืบค้นมาอีกมากมาย วันนี้ก็เป็นฤกษ์งามยามดีที่เราจะมาทำความรู้จักกับดาวดวงนี้มากขึ้น

วงแหวนสะท้อนแสง

ว่ากันว่าดาวเสาร์เป็นดาวที่มีพลังงานบางอย่างอยู่ (ผิด) มันจึงทำให้เกิดมีวงแหวนได้แต่ดาวดวงอื่นไม่มี ที่จริงแล้วการที่เราสามารถมองเห็นวงแหวนที่ล้อมรอบดาวเสาร์ได้นั้นมันเกิดจากน้ำแข็งที่เป็นองค์ประกอบของวงแหวนที่มีขนาดตั้งแต่หลักไมโครเมตรจนถึงหลักเมตรเลยก็มี ทำให้มันสะท้อนแสงได้เป็นอย่างดี แตกต่างจากดาวเคราะห์แก๊สดวงอื่นที่มีวงแหวนล้อมรอบแต่เรามิอาจจะมีบุญได้เห็นด้วยตาเปล่า

วงแหวนของดาวเสาร์ที่มีการย้อมสีที่แตกต่างกันออกไป เผยให้เห็นถึงวงแหวนหลายวงที่ซ้อนกันอยู่ด้านในนั้น ภาพนี้ถูกถ่ายโดยยาน Voyager 2 ปรับแต่งโดย NASA ที่มา – NASA

จากข้อมูลที่เราได้จากการส่งยานอวกาศ 4 ลำ คือยาน Saturn-Pioneer 11 ยาน Voyager 1 , Voyager 2 และสุดท้ายยานอวกาศ Cassini ยานเหล่านี้ได้ส่งภาพและข้อมูลต่าง ๆ กลับมายังโลก ซึ่งได้เปิดเผยข้อมูลความลับต่าง ๆ ที่ดาวเสาร์ได้ปกปิดเราไว้ เกี่ยวกับวงแหวนของมัน

สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับวงแหวนดาวเสาร์คือ มันไม่ได้มีเพียงวงเดียวอย่างที่เราเคยเห็นกัน แท้ที่จริงแล้วมันมีวงแหวนขนาดใหญ่ล้อมรอบดาวเสาร์ถึง 7 วง แต่ละวงจะประกอบไปด้วยวงแหวนขนาดเล็ก ๆ ย่อยไปอีกจำนวนมาก รวม ๆ แล้วก็อาจจะถึงพันวงเลยก็ได้ ซึ่งแต่ละวงแหวนก็จะมีช่องว่างคั่นระหว่างกลางอยู่

ตำแหน่งและชื่อวงแหวนของดาวเสาร์ที่ถูกค้นพบ ที่มา – Dr. David G. Simpson, NASA

วงแหวนหลัก ๆ ของดาวเสาร์มีอยู่ 7 วง ตั้งชื่อตามตัวอักษรในภาษาอังกฤษคือ a b c d e f และ g แต่ว่ามันไม่ได้เรียงลำดับตามตำแหน่งนะ เพราะว่ามันถูกเรียงตามการค้นพบต่างหาก เช่นสมมติว่าเราเจอวงแหวนวงแรก ก็จะให้มันมีชื่อว่า A ring แต่มันอาจจะไม่ได้เป็นวงที่ใกล้ดาวที่สุดหรือเป็นวงที่อยู่ด้านนนอกสุด หรือไกลที่สุดก็ได้

สามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับวงแหวนของดาวเสาร์ได้ที่  เจาะลึกวงแหวนดาวเสาร์ จากภาพอดีตสู่ปัจจุบัน

หกเหลี่ยมมหัศจรรย์กับฤดูกาลที่เปลี่ยนไป

เขยิบจากวงแหวนมาเข้าใกล้ดาวเสาร์อีกนิด ไปตรงทิศเหนือของดาวเสาร์ บริเวณขั้วเหนือของดาวมีพายุขนาดใหญ่โตมหึมา (ขนาดใหญ่กว่าโลกของเรา) รูปร่างทรงหกเหลี่ยม (Saturn’s Hexagon) บรรยากาศภายในพายุมีอนุภาคหมอกควันขนาดใหญ่ และมีความเข้มข้นของอนุภาคสูง

เจ้าพายุรูปร่างทรงหกเหลี่ยมนี้ถูกค้นพบเมื่อสมัยยาน Voyager 1 แล้ว ซึ่งในสมัยนั้น นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสรุปอะไรได้มากนัก รอจนเวลาเลยผ่านไปจนถึงยุคของยาน Cassini ซึ่งแน่นอนว่าการโคจรของมันครั้งนี้จะต้องบินไปสำรวจหกเหลี่ยมนี้อีกครั้ง และนี้ทำให้เราได้ข้อมูลมายืนยันว่า มีหกเหลี่ยมนี้อยู่จริง ๆ และมันไม่เกิดขึ้นที่ขั้วใต้ของดาวเสาร์ ที่สำคัญมันก็ยังคงเป็นหกเหลี่ยมแบบนี้อยู่เหมือนเดิมตั้งแต่ยาน Voyager 1 ได้ค้นพบมันตอนนั้น (ระยะเวลารวมประมาณ 25 ปี)

หกเหลี่ยมบริเวณขั้วเหนือของดาวเสาร์ที่ถ่ายโดยยาน Cassini ที่มา – NASA

และจากการที่ดาวเสาร์มีการเอียงคล้ายโลกของเรา โดยที่ดาวเสาร์จะเอียงตัวกับแนวระนาบในมุมเอียง 26.73 องศา ซึ่งโลกของเราเอียงเป็นมุม 23.5 องศา นั้นทำให้ดาวเสาร์ก็จะเกิดฤดูกาลคล้าย ๆ โลก คือ มีหน้าร้อนและหน้าหนาว แต่ทั้งสองฤดูนี้จะสลับกันร้อนสลับกันเย็นตามที่มันได้โคจรไปรอบดวงอาทิตย์

และเจ้าหกเหลี่ยมของดาวเสาร์นี้ก็สามารถบ่งบอกให้เราได้รู้ว่าฤดูกาลบนดาวเสาร์ตอนนี้เป็นฤดูอะไรแล้ว ดังรูปด้านล่าง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเข้าฤดูหนาวเย็นบริเวณขั้วเหนือของดาวเสาร์ ในเดือนพฤศจิกายน สีของหกเหลี่ยมนี้ก้จะเปลี่ยนเป็นสีฟ้าคราม และเมื่อเข้าสู่ฤดูร้อนในเดือนกันยายน สีของหกเหลี่ยมจะกลายเป็นสีทองออกเหลืออ่อน ๆ

รูปเปรียบเทียบสีของดาวเสาร์ในเดือนพฤศจิกายน 2555 และเดือนกันยายน 2559 ที่มา – NASA

ซึ่งสีที่เปลี่ยนไปนี้นักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คิดว่า มาจากอนุภาคฝุ่นผงในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์บริเวณที่เป็นพายุ ถูกแดดส่องเป็นเวลานานในช่วงฤดูร้อนของซีกเหนือ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนสีของอนุภาคขึ้นมา ส่วนสาเหตุรอง ๆ อื่น ๆ เช่นการหมุนวนของกระแสอากาศยังอยุ่ในช่วงการคิดและวิเคราะห์ปัญหาการเกิดต่อไป

ทะเลมีเทนบนยักษ์ไททัน

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่มีบริวารอยู่หลายดวง หนึ่งในนั้นคือดวงจันทร์ไททัน มันเป็นดาวบริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ เป็นดินแดนที่ลึกลับของนักวิทยาศาสตร์และนักดาราศาสตร์อย่างมาก เพราะว่าดาวดวงนี้มีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นมาก อุปกรณ์ถ่ายภาพส่วนใหญ่จึงถ่ายได้แต่เพียงชั้นบรรยากาศเท่านั้น

ดวงจันทร์ไททัน ที่ถ่ายโดยยาน Voyager ที่มา – NASA/JPL/Calvin Hamilton

จนกระทั่งยานอวกาศ Cassini ได้แบกเรดาห์ไปบินผ่านดวงจันทร์ไททัน ซึ่งมันสามารถสะท้อนผิวของไททันขึ้นมาและสร้างเป็นภาพลักษณะทางภูมิประเทศเบื้องต้นได้ ทำให้เราเห็นพื้นผิวที่ราบเรียบกว้างใหญ่ ล้อมรอบด้วยพื้นที่ขรุขระเป็นเนินเขา ลักษณะคล้าย ๆ ทะเลสาบ ประกอบกับอุปกรณ์ถ่ายภาพที่มีชื่อว่า วิมส์ (VIMS-Visual and Infrared Mapping Spectrometer) ของยาน Cassini ตรวจวัดได้ว่าที่แห่งนี้ได้ปล่อยไออีเทนและมีเทนออกมา

การค้นพบทะเลมีเทนของดวงจันทร์ไททัน ดาวบริวารของดาวพฤหัสบดี ทำให้นักวิทยาศาสตร์และนักดาราศาสตร์เข้าใจ ชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นที่เกิดจากการที่  รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) จากดวงอาทิตย์เข้ามาทำให้โมเลกุลของมีเทนแตกตัวจนหมด และแหล่งมีเทนใต้ดาวนี้เองที่ทำให้บรรยากาศมีแต่มีเทน แม้สิ่งที่พบจะไม่ใช่มหาสมุทร แต่มันก็ไม่ได้ทำให้นักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ล้มเลิกความพยายามในการสืบเสาะหาข้อมูลและข้อเท็จจริงเกี่ยวกับดาวดวงนี้ แถมยังทำให้ความสนใจกันมันมากขึ้นอีกด้วย

น้ำพุร้อนบนเอนซาลาดัส

ก่อนที่ยานอวกาศ Cassini จะได้ทำการจบชีวิตลงที่บ้านหลังใหญ่ของมัน มันได้ค้นพบสิ่งมหัศจรรย์อีกอย่างคือ “น้ำบนดวงจันทร์เอนซาลาดัส

องค์กรนาซ่าได้ออกมาแถลงการค้นพบจากยาน Cassini ที่ได้บินผ่านดวงจันทร์เอนเซลาดัส ดาวบริวารของดาวเสาร์ และได้ถ่ายรูปรวมทั้งเก็บตัวอย่างไอน้ำร้อนที่พวยพุ่งของมาจากขั้วใต้ของดาว นั้นทำให้เห็นว่าที่ก้นมหาสมุทรของเอนซาลาดัสมีกระแสน้ำร้อนเลี้ยงอยู่ ซึ่งจะเป็นสภาวะที่คล้าย ๆ กับโลกของเรา

ภาพถ่ายไอน้ำร้อนที่พวยพุ่งออกมาจากเอนซาลาดัส ที่มา – NASA

ผลการค้นพบในครั้งนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Science โดยได้ระบุไว้ว่า “มหาสมุทรใต้พื้นผิวของเอนซาลาดัส มีความกว้างใหญ่ไพศาลครอบคลุมทั้งดาวและยังมีความลึกหลายกิโลเมตร ซึ่งได้รับความร้อนจากแกนกลางของดาวที่เป็นของแข็ง โดยที่แรงดึงดูดมหาศาลจากดาวเสาร์จะบีบให้แกนกลางของเอนซาลาดัสเกิดความร้อนขึ้นอีกด้วย”

แต่ถ้าหากว่าบนเอนซาลาดัสมีสิ่งมีชีวิตหรือพวกแบคทีเรียอยู่จริง ๆ ก็คงจะเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่โครงสร้างไม่ได้ซับซ้อน แต่ก็สามารถทนร้อนทนหนาวได้ดี

ยังมีการศึกษาที่มากมายนับไม่ถ้วนที่ชาวมนุษย์โลกพยายามเสาะแสวงหาความรู้ใหม่ ๆ ข้อเท็จจริงใหม่ ๆ เกี่ยวกับอะไรใหม่ ๆ ในบ้านหลังใหญ่หลังนี้ บ้านที่เรียกว่าระบบสุริยะ ตั้งแต่สังเกตการณ์บนพื้นดินไปจนถึงการเดินทางไปสู่มัน สร้างยานอวกาศมากมายเพื่อไปสำรวจพี่น้องของตัวเอง ไปทำความรู้จักกับเพื่อนบ้าน ให้มากขึ้นกว่าเดิม จนบางทีเราก็อาจจะลืมหันมามองย้อนดูที่โลกของเรา โลกที่เป็นบ้านของเรา ที่เราใช้อยู่อาศัย ดำรงชีวิต หันกลับมาดูแลโลกของเรา บ้านหลังเดียวของพวกเรา

 

อ้างอิง

The Rings of Saturn – Dr. David G. Simpson

TILT OF SATURN – Universe Today

พบมหาสมุทรใต้ดวงจันทร์ของดาวเสาร์เอื้อต่อสิ่งมีชีวิต – BBC Thai

Changing Colors in Saturn’s North – NASA

และขอบคุณข้อมูลจาก เด็กชายธนวันต์ ชัชฎานรเสฏฐ์ ผู้แทนประเทศไทยในการแข่งขันดาราศาสตร์โอลิมปิกระหว่างประเทศ (XXIII IAO) ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น ครั้งที่  23