มหาสมุทรใต้พื้นผิวดวงจันทร์มิรันดา
การศึกษางานใหม่ได้บอกว่าดวงจันทร์มิรันดาของยูเรนัส อาจจะมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวของมัน เป็นการค้นพบที่น่าจะท้าทายข้อสันนิษฐานมากมายเกี่ยวกับความเป็นมาและองค์ประกอบของดวงจันทร์ และน่าจะทำให้จัดมันอยู่ในกลุ่มของพิภพไม่กี่แห่งในระบบสุริยะที่อาจจะมีสภาพแวดล้อมที่ค้ำจุนสิ่งมีชีวิตได้
การพบหลักฐานมหาสมุทรภายในวัตถุขนาดเล็กอย่างมิรันดา(Miranda) เป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจเกินจะเชื่อได้ Tom Nordheim นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราห์ที่ห้องทดลองฟิสิกส์ประยุกต์ มหาวิทยาลัยจอห์น ฮอบกินส์ ในมารีแลนด์ และผู้เขียนร่วมการศึกษาที่เผยแพร่ใน The Planetary Science Journal กล่าว มันช่วยต่อเติมเรื่องราวว่ามีดวงจันทร์ของยูเรนัสบางส่วนอาจจะน่าสนใจ โดยอาจจะมีพิภพมหาสมุทรอีกมากมายรอบหนึ่งในดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลในระบบของเรา ซึ่งทั้งน่าตื่นเต้นทั้งน่าทึ่ง
ในบรรดาดวงจันทร์ในระบบสุริยะ มิรันดาโดดเด่นเมื่อภาพจากยานวอยยาจเจอร์ 2(Voyager 2) เพียงไม่กี่ภาพที่ถ่ายในปี 1986 ได้แสดงว่าซีกโลกใต้ของมิรันดา(เป็นซีกเดียวที่เรามองเห็นได้) เป็นพื้นที่เป็นร่องรางผสมกับรอยยับและพื้นที่ที่มีหลุมอุกกาบาตแปะติดด้วยกันราวกับแฟรงเกนสไตน์ นักวิจัยเกือบทั้งหมดสงสัยว่าโครงสร้างที่น่าพิสวงเหล่านี้เป็นผลจากแรงบีบฉีก(tidal forces) และความร้อนภายในดวงจันทร์
มิรันดามีความเป็นมาทางธรณีวิทยาที่ซับซ้อนดังที่ปรากฏในภาพนี้ ภาพปก ภาพดวงจันทร์น้ำแข็งมิรันดาของยูเรนัส โดยยานวอยยาจเจอร์ 2 ในวันที่ 24 มกราคม 1986
Caleb Strom นักศึกษาปริญญาโทที่มหาวิทยาลัยนอร์ธดาโกตา ซึ่งทำงานกับ Nordheim และ Alex Patthoff จากสถาบันวิทยาศษสตร์ดาวเคราะห์ในอริโซนา ได้ย้อนกลับไปวิเคราะห์ภาพจากวอยยาจเจอร์ 2 ทีมเริ่มต้นอธิบายลักษณะทางธรณีวิทยาอันน่าสงสัยของมิรันดา โดยย้อนกลับรายละเอียดบนพื้นผิว โดยการย้อนไปดูว่าโครงสร้างภายในของดวงจันทร์จะต้องเป็ฯอย่างไร ถ้าจะสร้างธรณีวิทยาของดวงจันทร์ขึ้นจากแรงบีบฉีก
หลังจากทำแผนที่รายละเอียดบนพื้นผิวมากมาย เช่น รอยแตก, สันเขา และรอยรูปสี่เหลี่ยมคางหมู(trapezoidal coronae) ทีมได้พัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อทดสอบโครงสร้างภายในของมิรันดาที่เป็นไปได้ จับคู่รูปแบบความเครียดบนพื้นผิวที่ได้ทำนายไว้ กับธรณีวิทยาบนพื้นผิวจริงๆ
แบบจำลองสร้างผลที่สอดคล้องที่สุดต้องการมีมหาสมุทรขนาดใหญ่ใต้พื้นผิวน้ำแข็งของมิรันดา เมื่อราว 100 ถึง 500 ล้านปีก่อน มหาสมุทรต้องลึกอย่างน้อย 100 กิโลเมตร และซ่อนอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งที่หนาไม่เกิน 30 กิโลเมตร จากที่มิรันดามีรัศมีเพียง 235 กิโลเมตรเท่านั้น มหาสมุทรน่าจะมีอยู่ถึงเกือบครึ่งหนึ่งของตัวดวงจันทร์เอง ผลสรุปนี้จึงเป็นเรื่องที่สร้างความประหลาดใจใหญ่ให้กับทีม Strom กล่าว
ทีมเชื่อว่ากุญแจสู่การสร้างมหาสมุทรก็คือ แรงบีบฉีกระหว่างมิรันดา กับดวงจันทร์เพื่อนบ้านเอง แรงดึงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นอย่างเป็นวัฏจักรเหล่านี้ถูกขยายผลโดยกำทอนการโคจร(orbital resonance) ซึ่งเป็นรูปแบบที่คาบการโคจรของดวงจันทร์แต่ละดวงรอบดาวเคราะห์ เป็นตัวเลขเท่าที่ลงตัวกับคาบของดวงจันทร์อื่น
ยกตัวอย่างเช่น ดวงจันทร์ไอโอ(Io) และยูโรปา(Europa) ของดาวพฤหัส มีกำทอน 2:1 กล่าวคือ ในทุกๆ สองรอบที่ไอโอโคจรไปรอบดาวพฤหัสฯ ยูโรปาเองก็โคจรครบหนึ่งรอบพอดีด้วย ทำให้แรงบีบฉีกนี้ค้ำจุนมหาสมุทรใต้พื้นผิวของยูโรปาด้วย การเรียงตัวในวงโคจรและแรงบีบฉีกที่ได้เปลี่ยนแปลงรูปร่างดวงจันทร์เหมือนกับเป็นลูกบอลยาง สร้างแรงเสียดทานและความร้อนที่ทำให้ภายในอบอุ่น มันยังสร้างความเครียดที่ทำให้พื้นผิวแตก, สร้างรายละเอียดทางธรณีวิทยาที่เป็นริ้วยาวมากมาย
ห่วงโซ่กำทอนการโคจรในระบบดาวพฤหัส ตัวย่อ j-ดาวพฤหัส I ดวงจันทร์ไอโอ E ดวงจันทร์ยูโรปา G ดวงจันทร์กานิมีด
แบบจำลองได้บอกว่ามิรันดาและดวงจันทร์เพื่อนบ้านของมัน น่าจะเคยมีกำทอนลักษณะนี้ในอดีต ได้ให้กลไกที่น่าจะทำให้ภายในของมิรันดาอบอุ่นจนสร้างและรักษามหาสมุทรใต้พื้นผิวไว้ได้ เมื่อเวลาผ่านไปช่วงหนึ่ง บัลเลต์การโคจรของดวงจันทร์ก็ไม่พ้องกัน หยุดยั้งกระบวนการให้ความร้อนจนภายในดวงจันทร์เริ่มเย็นตัวและแข็งตัว
แต่ทีมไม่คิดว่าภายในของมิรันดาจะแข็งตัวเต็มที่แต่อย่างใด เนื่องจากถ้าเยือกแข็งอย่างสมบูรณ์น้ำแข็งซึ่งมีปริมาตรมากกว่าน้ำของเหลว มันก็น่าจะขยายตัวออกและเป็นสาเหตุให้ไม่พบรอยแตกที่เป็นสัญญาณบนพื้นผิวที่มีอยู่นั้นอีกต่อไป นี่จึงบอกว่ามิรันดากำลังเย็นตัวลงและอาจจะยังมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวอยู่จนกระทั่งตอนนี้ มหาสมุทรปัจจุบันของมิรันดาอาจจะค่อนข้างบาง Strom กล่าว แต่หลักฐานของมหาสมุทรในดวงจันทร์ที่ห่างไกลที่สุดในระบบสุริยะก็ยังน่าทึ่งอยู่ดี
ไม่เคยมีการทำนายว่ามิรันดาจะมีมหาสมุทรได้ ด้วยขนาดที่เล็กและอายุที่มาก นักวิทยาศาสตร์คิดว่ามันน่าจะเป็นลูกบอลน้ำแข็งที่เย็นเยือก ความร้อนที่หลงเหลืออยู่ใดๆ จากการก่อตัวน่าจะหายไปนานแล้ว แต่เมื่อ Patthoff แย้งว่าการทำนายเกี่ยวกับดวงจันทร์น้ำแข็งน่าจะผิด
ตามที่ปรากฏเป็นหลักฐานจากดวงจันทร์เอนเซลาดัส(Enceladus) ของดาวเสาร์ ก่อนที่ยานคาสสินีจะไปถึงดาวเสาร์ในปี 2004 นักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่าเอนเซลาดัสก็เป็นลูกบอลหินน้ำแข็ง แต่แท้จริงแล้ว มันมีชั้นของมหาสมุทรอยู่ข้างใต้และมีกระบวนการทางธรณีวิทยาอย่างคึกคัก
พื้นผิวที่แตกต่างกันอย่างมาก ราวกับตัดแปะ เป็นพื้นผิวอุดมด้วยหลุมอุกกาบาต อยู่ประชิดกับรอยร่องขีดขนาน และมีหักมุม
นักวิทยาศาสตร์เพียงไม่กี่คนที่คาดว่าเอนเซลาดัสจะมีกิจกรรมทางธรณีวิทยา Patthoff กล่าว อย่างไรก็ตาม มันกำลังยิงไอน้ำและน้ำแข็งออกจากซีกโลกใต้ของมันในขณะที่เรากำลังพูดถึงอยู่นี้ ขณะนี้ เอนเซลาดัสจึงเป็นเป้าหมายหลักในการสำรวจหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก
มิรันดาเองก็เป็นกรณีที่คล้ายคลึงกัน มันมีขนาดและองค์ประกอบใกล้เคียงกับเอนเซลาดัส และจากการศึกษาในปี 2023 ซึ่งนำโดย Ian Cohen จากห้องทดลองฟิสิกส์ประยุกต์ บอกว่ามันอาจจะปล่อยวัสดุสารออกสู่อวกาศอย่างคึกคักด้วย ถ้ามันมีมหาสมุทรอยู่(หรือเคยมี) ก็น่าจะเป็นเป้าหมายที่อนาคตเพื่อการศึกษาความสามารถในการเอื้ออาศัยได้และชีวิต
อย่างไรก็ตาม Nordheim เตือนว่าเรายังคงไม่ทราบอีกมากเกี่ยวกับมิรันดา และดวงจันทร์ของยูเรนัสอื่นๆ เมื่อพูดถึงการมีสิ่งมีชีวิต เราไม่ทราบแน่ชัดเลยว่ามันมีมหาสมุทรจนกระทั่งเราได้ย้อนกลับไปและรวบรวมข้อมูลให้มากขึ้น เรากำลังรีดข้อมูลวิทยาศาสตร์จนหยดสุดท้ายเท่าที่จะได้จากภาพวอยยาจเจอร์ 2 สำหรับตอนนี้ เราตื่นเต้นกับความเป็นไปได้และกระหายที่จะกลับไปศึกษายูเรนัสและดวงจันทร์ที่อาจมีมหาสมุทรในเบื้องลึก
แนวคิดปฏิบัติการสู่ยูเรนัส
ดวงจันทร์น้ำแข็งของยูเรนัสได้สร้างความตื่นตะลึงให้กับนักวิทยาศาสตร์มานับตั้งแต่ที่วอยยาจเจอร์ 2 ได้จับภาพดวงจันทร์ที่น่าทึ่งเหล่านี้ได้ และให้ข้อมูลอันล้ำค่าเกี่ยวกับดวงจันทร์ในระหว่างการบินผ่านสั้นๆ ในปี 1986 การศึกษาล่าสุดที่นำโดย Caleb Strom และ Tom Nordheim เป็นส่วนหนึ่งในความพยายามของห้องทดลองฟิสิกส์ประยุกต์ เพื่อค้นพบความลับของดวงจันทร์ปริศนาเหล่านี้ และดาวเคราะห์ประหลาดที่พวกมันโคจร
การศึกษาในปี 2023 ทีมที่นำโดย Ian Cohen ได้วิเคราะห์ข้อมูลอนุภาคและแม่เหล็กจากการบินผ่านของวอยยาจเจอร์ 2 ซ้ำอีกครั้ง และพบว่า ดวงจันทร์เอเรียล(Ariel) และมิรันกา อาจจะกำลังปล่อยวัสดุสารออกสู่สภาพแวดล้อมในห้วงอวกาศรอบๆ ยูเรนัส ซึ่งอาจจะผ่านพวยพุ และการศึกษาก่อนหน้านี้ โดย Richard Cartwright ใช้การสำรวจเอเรียลโดยกล้องเวบบ์ ก็สรุปได้ว่าดวงจันทร์อาจจะมีชั้นมหาสมุทรใต้พื้นผิว ซึ่งเติมคาร์บอนไดออกไซด์แข็งให้กับพื้นผิวของมัน
แหล่งข่าว phys.org : Uranus’s moon Miranda may have an ocean beneath its surface, study finds
iflscience.com : even Uranus might be hiding an ocean world
space.com : icy moon of Uranus may have once hid watery secret, Voyager 2 archives reveal
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
