จุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสบดีกำลังหดขนาดเล็กลง

(ภาพจาก https://en.wikipedia.org/wiki/File:NASA14135-Jupiter-GreatRedSpot-Shrinks-20140515.jpg)

จุดแดงใหญ่ (Great Red Spot) ของดาวพฤหัสบดีคือพายุหมุนขนาดใหญ่ที่หมุนในทิศทวนเข็มนาฬิกา ดาวพฤหัสบดีคือดาวเคราะห์ดวงใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าโลกถึง 11 เท่า มีปริมาตรมากกว่าโลกประมาณ 1,300 เท่า จุดแดงใหญ่นี้จึงมีขนาดใหญ่มาก ขนาดใหญ่กว่าโลกของเรา 1.2 เท่า โดยยาวประมาณ 20,000 กิโลเมตรและสูงประมาณ 12,000 กิโลเมตร นักวิทยาศาสตร์คาดกันว่าจุดแดงใหญ่นี้มีอายุมากกว่า 300 ปี แต่การค้นพบล่าสุดพบว่ามันกำลังหดมีขนาดเล็กลง


Amy A. Simon และคณะได้ตีพิมพ์งานวิจัยเรื่อง “Historical and Contemporary Trends in the Size, Drift, and Color of Jupiter's Great Red Spot” DOI: 10.3847/1538-3881/aaae01 ลงในวารสาร The Astronomical Journal เมื่อเดือนมีนาคม ค.ศ. 2018 เพื่อศึกษาขนาด การเคลื่อนตำแหน่ง และสีของจุดแดงใหญ่ ข้อมูลที่น่าสนใจของงานวิจัยนี้คือรายงานขนาดจุดแดงใหญ่กำลังหดลง


รายงานพบเห็นจุดแดงใหญ่ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1664 โดยรอเบิร์ต ฮุก (Robert Hooke) นักปรัชญาธรรมชาติ (ชื่อเรียกนักวิทยาศาสตร์ในอดีต) ชาวอังกฤษ  การที่มันมีสีส้มออกแดงนั้นนักวิทยาศาสตร์คาดว่าเกิดจากการมีสารประกอบของธาตุกัมมะถันหรือฟอสฟอรัสอยู่ทำให้มันสามารถดูดกลืนแสงเหนือม่วง ม่วง และน้ำเงินได้ดี พายุใหญ่นี้มีความเร็วลมมากถึง 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เทียบได้กับทอร์นาโด F5 ตามการจำแนกระดับทอร์นาโดตามมาตรวัดฟูจิตะ ซึ่งเป็นระดับสูงที่สุด โดยมีความเร็วลม 419-512 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ที่ระดับนี้ความเสียหายที่เกิดขึ้นคือโครงสร้างของบ้านกระจัดกระจายเป็นชิ้นๆและถูกพัดพาไปไกล ต้นไม้หักโค่น โครงสร้างของสิ่งก่อสร้างที่ใช้คอนกรีตเสริมเหล็กได้รับความเสียหายรุนแรง ตึกสูงหลายแห่งอาจถูกพัดถล่ม 
 

ภาพความเสียหายของบ้านเรือนจากทอร์นาโด F5 ตามการจำแนกระดับทอร์นาโดตามมาตรวัดฟูจิตะ
(ภาพจาก https://extremeplanet.me/2012/08/09/views-detailing-ef5-damage-from-the-joplin-tornado/)

พายุที่เกิดในโลก พบว่าสามารถเกิดนอกโลกได้โดยเราเรียกว่า Extraterrestrial storms ซึ่งจะเกิดได้ในดาวเคราะห์ที่มีชั้นบรรยากาศเพียงพอ นอกจากที่ดาวพฤหัสแล้วยังยังพบพายุฝุ่นที่ดาวอังคารอีกเป็นต้น พายุในโลกเกิดขึ้นเมื่อที่ศูนย์กลางที่หนึ่งมีแรงดันอากาศต่ำพัฒนาขึ้นมา โดยขณะที่มีความดันอากาศสูงอยู่ล้อมรอบ การรวมของแรงปะทะต่าง ๆ ก่อให้เกิดลมที่เคลื่อนที่เร็วขึ้น เช่น พายุฝนฟ้าคะนอง (Thunderstorm) ซึ่งจัดเป็นพายุประเภทหนึ่ง ที่เกิดสภาวะของบรรยากาศที่เกิดฝนตกหนัก ลมกระโชกแรง เกิดฟ้าแลบ ฟ้าร้อง และฟ้าผ่า ซึ่งปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดเช่นพายุฝนฟ้าคะนองคือ ความชื้น อากาศไม่มีเสถียรภาพ (Instability) และการยกตัวของอากาศ และถ้าเป็นพายุฝนฟ้าคะนองอย่างรุนแรงก็อาจจะมีลมเชียร์ (wind shear) เพิ่มขึ้นมาด้วย


นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบข้อมูลส่วนใหญ่ของจุดแดงใหญ่ ไม่รู้ว่ามันเกิดขึ้นจริงๆตั้งแต่เมื่อไร และเกิดได้อย่างไรและทำไมมันถึงคงอยู่ยาวนานหลายร้อยปียาวนานกว่าพายุอื่นๆที่เราสังเกตพบบนชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี แต่ที่นักวิทยาศาสตร์พอทราบอย่างแน่นอนก็เช่นมันตั้งอยู่คงที่ ณ บริเวณวงกลมละติจูดที่ 22 องศาด้านใต้ของเส้นศูนย์สูตรดาวพฤหัสบดี ที่ดาวพฤหัสบดีไม่เหมือนโลกตรงที่พื้นดินและน้ำที่ผิวโลกสร้างแรงเสียดทานแก่พายุทำให้มันสูญเสียพลังงาน พายุบนดาวพฤหัสบดีสามารถดำรงอยู่ได้นานกว่าเพราะดาวพฤหัสจัดเป็นดาวแก๊สยักษ์ (Gas giant หรือ Jovian planet) ที่พื้นผิวของดาวเป็นแก๊สโดยมีชั้นบรรยากาศหนาประมาณ 100 กิโลเมตร ถัดลงไปเป็นไฮโดรเจนในสถานะแก๊ส ของเหลว และของแข็งตามลำดับ สุดท้ายที่ชั้นในสุดจึงเป็นแกนกลางของดาวที่เป็นของแข็ง เพราะดาวพฤหัสไม่มีพื้นดินและพื้นน้ำที่สร้างแรงเสียดทานกับพายุ ทำให้พายุบนดาวพฤหัสสามารถคงอยู่ได้นานกว่าบนโลกมาก


ถ้ามองภาพดาวพฤหัสบดีจะเห็นแถบสีที่ขนานกับเส้นศูนย์สูตรของดาว โดยแถบมืด เราจะเรียกว่าเบลท์ (belt) ส่วนแถบสว่างเราจะเรียกว่าโซน (zone) นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าการเกิดสีของแถบเหล่านี้เกิดจากอะไร แต่อาจสันนิษฐานได้ว่าเกิดจากความแตกต่างขององค์ประกอบทางเคมี อุณหภูมิและคุณสมบัติความโปร่งใสของบรรยากาศ เป็นต้น เพื่อเข้าใจมากยิ่งขึ้นสามารถเข้าไปดูภาพเคลื่อนไหวได้ที่ https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Red_Spot#/media/File:790106-0203_Voyager_58M_to_31M_reduced.gif


แถบสีเหล่านี้มีลักษณะวิ่งสวนทางกับแถบสีที่ติดกัน โดยขอบระหว่างเบลท์กับโซนนี้เป็นลมพายุรุนแรงที่เราเรียกว่า โซนัลเจ็ต (zonal jet) โดยจุดแดงใหญ่นี้ถูกกักขังโดยด้านบนติดกับแถบสีที่เคลื่อนที่ไปทางตะวันตก และด้านล่างติดกับแถบสีที่เคลื่อนที่ไปทางตะวันออก กักให้จุดแดงใหญ่อยู่ในตำแหน่งละติจูด(เส้นรุ้ง)คงที่ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์พบว่ามันมีการเคลื่อนตำแหน่งลองติจูด(เส้นแวง) 

 

จุดแดงใหญ่มีการหดขนาดลง
(ภาพจาก https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aaae01/meta)

จากงานวิจัยพบว่าจุดแดงใหญ่มีการหดขนาดลง ทำให้มันมีรูปร่างกลมมากยิ่งขึ้นและสูงขึ้น และมีการเปลี่ยนสีเมื่อเวลาเปลี่ยนไป และอะไรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่แน่ใจนัก แต่ยานอวกาศจูโน (Juno) ขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) ที่ถูกปล่อยจากโลกใน ปี ค.ศ. 2011 และปัจจุบัน ค.ศ. 2019 กำลังโคจรรอบดาวพฤหัสบดี และกำลังส่งข้อมูลเรื่องแถบสีและจุดแดงใหญ่มาให้นักวิทยาศาสตร์มากขึ้นเรื่อยๆ ข้อมูลใหม่นี้อาจจะช่วยเราตอบคำถามที่ยังเป็นปริศนาอยู่ได้


ก็ต้องฝากความหวังไว้ที่ยานอวกาศจูโนที่จะนำข้อมูลใหม่ๆมาให้นักวิทยาศาสตร์ในอนาคตต่อไป


 

เรียบเรียงโดย

ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

• [1] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aaae01/meta
• [2] https://link.springer.com/article/10.3103%2FS0884591315030058
• [3] https://www.sciencealert.com/jupiter-s-giant-red-storm-is-shrinking-after-raging-large-for-300-years
• [4] Beebe, Reta F. "Jupiter (planet)." Microsoft® Student 2009 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2008.
• [5] "Jupiter." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2015.
• [6] https://www.weather.gov/source/zhu/ZHU_Training_Page/thunderstorm_stuff/Thunderstorms/thunderstorms.htm