ดาวพฤหัสบดีถูกดาวเคราะห์พุ่งเข้าชน (ภาพในจินตนาการ)
ที่มา K. Suda & Y. Akimoto/Mabuchi Design Office/Astrobiology Center, Japan
ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) เป็นดาวเคราะห์แก๊ส (Jovian Planet) ขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะที่สุกสว่างและสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า หากคุณใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กส่องไปที่มัน สิ่งที่ปรากฏเด่นชัดคือแถบสีน้ำตาลแดง (Belt) กับแถบสีขาว (Zone) ที่เกิดจากแก๊สชนิดต่างๆ พาดตัวตามแนวละติจูด และพายุหมุนสีแดงขนาดยักษ์ (The Great Red Spot) ที่พัดมาเนิ่นนานไม่ต่ำกว่า 300 ปี บรรยากาศของดาวแก๊สยักษ์ดวงนี้ปั่นป่วนด้วยกระแสลมความเร็วสูงกว่า 600 กิโลเมตรต่อชั่วโมงซึ่งเกิดจากการที่ดาวพฤหัสบดีหมุนรอบตัวเองด้วยเวลาเพียง 10 ชั่วโมงต่อรอบ
พายุหมุนขนาดยักษ์บนดาวพฤหัสบดี
ที่มา NASA, ESA, and A. Simon (Goddard Space Flight Center)
นักดาราศาสตร์คาดว่าองค์ประกอบหลักของดาวพฤหัสบดี 3 ใน 4 คือแก๊สไฮโดรเจน ส่วนที่เหลือคือแก๊สฮีเลียม แก๊สมีเทน แก๊สแอมโมเนีย แก๊สกลุ่มซัลไฟด์ น้ำ และอื่นๆ อีกเล็กน้อย ที่ระดับความลึกลงไปจากผิวแก๊สของดาว ความดันและอุณหภูมิจะยิ่งเพิ่มขึ้น ทำให้แก๊สไฮโดรเจนมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นจนอยู่ในสถานะไฮโดรเจนเหลว (Liquid Hydrogen) และโลหะไฮโดรเจน (Metallic Hydrogen) ตามลำดับ ส่วนโครงสร้างระดับลึกจนถึงแก่นดาวคาดว่าประกอบขึ้นจากหิน โลหะ และกลุ่มสารประกอบไฮโดรเจน
เนื่องจากดาวพฤหัสบดีมีมวลมาก แรงโน้มถ่วงของมันจึงดึงดูดเทหวัตถุต่างๆ เข้ามาชนมันกับดวงจันทร์บริวารของมันบ่อยครั้ง จากนั้นเศษเล็กเศษน้อยของดวงจันทร์บริวารและอุกกาบาตที่แตกออกก็กลายเป็นวงแหวนของดาวพฤหัสบดีที่เบาบางและแทบไม่สะท้อนแสง การชนครั้งใหญ่ที่ถูกบันทึกไว้เกิดขึ้นเมื่อเดือนกรกฎาคม ค.ศ.1994 โดยดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 (Shoemaker-Levy 9) การชนในครั้งนั้นทำให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรงจนฝุ่นและแก๊สพุ่งกระจายสูงขึ้นจากผิวดาวก่อนตกกลับลงไป สร้างรอยแผลชั่วคราวเอาไว้บนผิวของดาวพฤหัสบดี แต่การชนของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 ไม่ใช่ครั้งแรกที่ดาวแก๊สยักษ์ดวงนี้ถูกชนอย่างรุนแรง
ร่องรอยการชนของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9
ที่มา Space Telescope Science Institute
เดือนกรกฎาคม ค.ศ.2016 ยานอวกาศจูโน (Juno) ขององค์การ NASA ได้ทำการสำรวจสนามแม่เหล็ก สนามโน้มถ่วง พลวัตในบรรยากาศ โครงสร้างภายใน รวมถึงกำเนิดและพัฒนาการของดาวพฤหัสบดี แต่ผลสำรวจกลับพบว่าความหนาแน่นของแก่นดาวมีค่าน้อยกว่าที่นักดาราศาสตร์เคยคาดการณ์เอาไว้!
ยานอวกาศจูโน
ที่มา NASA/JPL-Caltech
จนกระทั่งกลางเดือนสิงหาคมที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์จาก Rice University และ Sun Yat-sen University ได้ตีพิมพ์งานวิจัยลงในวารสาร Nature โดยงานวิจัยดังกล่าวได้เสนอแบบจำลอง 3 มิติว่าในสมัยที่ดาวพฤหัสบดีเพิ่งถือกำเนิดขึ้นมาไม่นาน (ราว 4,500 ล้านปีก่อน) แก่นของดาวน่าจะประกอบขึ้นจากหินกับน้ำแข็งแล้วถูกห่อหุ้มด้วยชั้นฝุ่นกับแก๊ส ทำให้แก่นดาวในขณะนั้นมีขนาดเล็กและมีความหนาแน่นสูงกว่าในปัจจุบัน แต่หลังจากนั้นไม่นานได้มีดาวเคราะห์ที่มีมวลมากกว่าโลกประมาณ 10 ถึง 20 เท่าพุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดี (ดาวเคราะห์ดวงนี้อาจเป็นดาวเคราะห์ที่เพิ่งเกิดและมีอายุน้อยเช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ แล้วอาจถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีดึงดูดเข้ามา) ผลคือแก่นส่วนหนึ่งของดาวพฤหัสบดีแตกออกแล้วรวมเข้ากับดาวเคราะห์ปริศนาดวงนั้น จากนั้นแก่นของดาวพฤหัสบดีก็ขยายตัวออกเป็นระยะเกือบครึ่งหนึ่งของรัศมีดาว ทำให้ความหนาแน่นของแก่นดาวลดลงเหมือนสภาพที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่บางส่วนของแก่นดาวชั้นนอกที่ขยายตัวออกอาจลดขนาดลงจากการจมตัวตามแรงโน้มถ่วงในอนาคต
ยานอวกาศจูโน
ที่มา NASA/JPL-Caltech
แม้มนุษย์จะไม่มีเทคโนโลยีที่สามารถย้อนเวลากลับไปดูจุดกำเนิดของดาวพฤหัสบดีได้ แต่ด้วยความรู้และเทคโนโลยีที่เรามีทำให้เราสามารถคาดการณ์ด้วยเหตุและผลย้อนกลับไปนับพันล้านปีในอดีตได้ ทำให้เรารู้ว่าระบบสุริยะในวัยทารกเต็มไปด้วยเหตุการณ์ที่น่าสนใจ และมีปริศนามากมายที่รอให้วิทยาศาสตร์ไขคำตอบ
บทความโดย สมาธิ ธรรมศร
ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
อ้างอิง