ยังจำกันได้ไหมดาวใน TRAPPIST-1 อาจมีน้ำมากกว่ามหาสมุทรโลก 250 เท่า



ยังจำได้ไหมเมื่อปีที่แล้วเราค้นพบระบบสุริยะ ที่มีดาวแม่คือ Trappist-1 ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสเพียงเล็กน้อย อยู่ 40 ปีแสงห่างออกไปจากระบบสุริยะของเรา พร้อมบริวาร 7 ดวง ซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ของมัน  ดาวพวกนี้ถูกตั้งชื่อตามลำดับตัวอักษรตั้งแต่ b ถึง h นั้นอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ของมันมาก และใช้เวลาโคจรรอบดาวแม่เทียบเท่ากับ 1.5 วันบนโลกเท่านั้นสำหรับดาว b และ 20 วันสำหรับดาว h ในตอนนั้นเราตั้งข้อสงสัยกันว่าระบบนี้อาจจะมีน้ำซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตอยู่ แต่ก็ยังไม่มีข้อมูลแน่ชัดมายืนยัน

ภาพจำลองระบบสุริยะ Trappist-1 แสดงให้เห็นดาวแม่ของมันและดาวบริวาณ (ระยะห่างไม่เป็นตามจริง) ที่มา – NASA/JPL

ล่าสุด  NASA/JPL-Caltech ได้ออก รายงาน มาว่าเป็นไปได้ว่าดาวในระบบสุริยะ Trappist-1 จะมีน้ำเป็นองค์ประกอบและมีน้ำมากกว่ามหาสมุทรของโลกถึง 250 เท่า สำหรับที่มาของการคาดคะเนในครั้งนี้เริ่มต้นมาจากการที่นักวิทยาศาสตร์ Simon Grimm จาก University of Bern ได้ทำการศึกษาพบว่า ดาวบริวารในระบบนี้นั้นอยู่ใกล้กันมากจนแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์แต่ละดวงส่งผลถึงกัน และเกิดการเปลี่ยนไปของวงโคจร ช้าลงหรือเร็วขึ้น เมื่อเรารู้เช่นนี้ทำให้เราสามารถหา มวลของดาวแต่ละดวงได้ เมื่อเรารู้มวลและขนาด เราก็จะสามารถหาความหนาแน่นของดาวได้ ด้วยสมการ D = m/V  ข้อมูลพวกนี้ได้จากการศึกษาการ Transit ตัดหน้าดาวเคราะห์แม่ เหมือนกับเทคนิคที่ NASA ใช้ในการตรวจจับ Exo-Planet หรือดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะตามปกติ แต่ด้วยกัลกอริทึม  “transit timing variations” ทำให้เราสามารถคำนวณหาข้อมูลข้างต้นนี้ได้อย่างแม่นยำ

ในการ Transit แต่ละครั้ง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลยังสามารถตรวจจับการ shift ของคลืนในความถี่ต่าง ๆ ซึ่งจะสามารถบอกถึงองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวบริวารแต่ละดวงได้ ในเดือนพฤษภาคม 2016 ข้อมูลจากฮับเบิลบอกเราว่า Trappist-1 b ดาววงในสุด และ Trappist-1 c เป็นดาวหิน ไม่ใช่ดาวแก๊ส เนื่องจากมันไม่พบชั้นไฮโดรเจนที่บ่งบอกว่าดาวเคราะห์นั้นเป็นดาวเคราะห์แก๊ส (เหมือนดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ยูเรนัส และดาวเนปจูนในระบบสุริยะเรา) หลังจากนั้น ดาว d, e, f และ g ถูกตรวจสอบด้วยวิธีเดียวกันของกล้องฮับเบิลในเดือน ธันวาคม 2016 จนถึง มกราคม 2017 ซึ่งผลที่ได้ก็ออกมาเหมือนกันคือ ตั้งแต่ดาว b จนถึง g เป็นดาวเคราะห์หินเช่นกัน ในขณะที่ดาวดวงนอกสุด คือดาว h ยังไม่ถูกตรวจสอบจากกฮับเบิล

ภาพแสดงคุณสมบัติต่าง ๆ ของดาวใน Trappist-1 เทียบกับดาวเคราะห์ชั้นในของระบบสุริยะจักรวาล ที่มา – NASA/JPL

เมื่อเรารู้ความหนาแน่นแล้ว รู้ธาตุองค์ประกอบแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็จะสามารถประเมินถึงความเป็นไปได้ของสภาพแวดล้อมบนดาวได้ ทำให้เราได้ข้อมูลที่น่าสนใจเพิ่มเติมดังนี้

  • Trappist-1 b มีแก่นเป็นหินและมีชั้นบรรยากาศที่หนากว่าชั้นบรรยากาศของโลก
  • Trappist-1 c มีแก่นเป็นหินเช่นเดียวกันแต่ชั้นบรรยากาศเบาบางกว่าดาว b
  • Trappist-1 d เป็นดาวดวงที่มีมวลน้อยที่สุด และมีมวลแค่ 30% ของโลก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็คาดว่าชั้นบรรยากาศของมันจะต้องกินพื้นที่มาก (เนื่องจากแรงโน้มถ่วงน้อย) แต่ที่น่าสนใจก็คือเมื่อดูจากมวลและความหนาแน่น โอกาสที่มันจะมีมหาสมุทรหรือชั้นน้ำแข็งก็เป็นไปได้สูงอยู่
  • Trappist-1 e เป็นดาวในระบบนี้ดวงเดียวที่มีความหนาแน่นมากกว่าโลก คาดว่าในแก่นของมันมีธาตุหนักมากกว่าธาตุที่อยู่ในแก่นของโลก นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจว่าทำไมมันถึงมีความหนาแน่นมากกว่าเพื่อน แต่เมื่อดูแล้วสภาพของมันก็น่าจะคล้ายโลกอยู่ไม่น้อย ในด้านของมวล ขนาด และความหนาแน่น
  • Trappist-1 f, g และ h อยู่ห่างไกลเกินไปที่น้ำจะฟอร์มตัวอยู่ในรูปของของเหลว ด้วยอุณหภูมิและความหนาแน่นของมัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดว่าน้ำบนดาวจะเป็นน้ำแข็งไปเสียหมด

ดังนั้นความสนใของเราน่าจะอยู่ที่ Trappist-1 e ที่มีความคล้ายคลึงกับโลกมากที่สุด และมีโอกาสว่าบนดาวจะมีมหาสมุทรที่ใกล้เคียงกับมหาสมุทรของโลก แต่ด้วยปริมาณน้ำในหมาสมุทรที่มากกว่าถึง 250 เท่า นับเป็น 5% ของดาว ในขณะที่โลกมีน้ำเพียงแค่ 0.02% เท่านั้น

Trappist-1 เป็นระบบสุริยะที่มีขนาดเล็กมาก ระบบสุริยะทั้งระบบเล็กกว่าวงโคจรของดาวพุธเสียอีก ที่มา – NASA/JPL

สรุปแล้วข้อมูลที่ได้ในวันนี้อาจจะยังไม่มากพอที่จะฟันธงว่า Trappist-1 e มีความคล้ายคลึงกับโลกและมีทะเลอยู่บนดาวจริง ๆ นักวิทยาศาสตร์ยังคงต้องรอข้อมูลในอนาคตรวมถึงการสังเกตของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb ที่มีกำหนดการปล่อยในอีก 1-2 ปีข้างหน้านี้ ที่จะทำหน้าที่แทนหรือร่วมกับกล้องต่าง ๆ ทั้งบนโลกและบนวงโคจรในการศึกษาระบบสุริยะ Trappist-1 และระบบสุริยะอื่น ๆ อีกต่อไป

อ้างอิง

NASA/JPL – TRAPPIST-1 Planet Lineup – Updated Feb. 2018

NASA/JPL – New clues to compositions of TRAPPIST-1 planets